Numerical Comparative Study on the Effective Replacement Thickness of Traditional Stone Coarse Aggregate or Steel-Slag Aggregate Mixtures in Improved Soft Fine Soils

This study uses Steel Slag Coarse Aggregate (SSCA) as a mixture replacement, preamble material to improve soft soils, which is economic, and has good effect environment. Recently, the development and utilization of by-product, waste and recycle materials must be studied and investigated as a source of improved material for soft soils as, an economic and good effect environmental. The study analyzes effects of both replaced mixtures, (SSCA) or (TSCA) on improved soil bearing capacity and expected settlement after verifying the model. Numerical modeling of the one of real store loaded strip using, PLAXIS, 2D, strain deformation behavior to achieve field visible and measured deformations of untreated soft soil. Numerical studies were devolved to investigate geomechanics parameters improved to compare between using (SSCA) or (TSCA) as, replacement mixture. Results demonstrate that using (SSCA) improved compressibility and strength of shallow soft soil layer significantly than using (TCSA) mixture, while (SSCA) improved strip footing ultimate bearing capacity, (UBC), by 84.4% compared with increase of 20.5% when using (TCSA) mixture at the same thickness. In addition, the study highlights the effective (SSCA) replacement thickness ranges between (0.65 ~ 0.80) footing width.

钢渣火山灰活性激发研究进展

简述钢渣的基本理化性质,提出钢渣的活性判定方法,进而归纳钢渣所具有的物理激发、化学激发和高温激发三种主要激发方式。钢渣活性激发的核心思想是通过提高钢渣粉磨后的细度、提高钢渣主要矿物组分的活性以及加速其水化反应速度,从而提高钢渣用作活性矿物掺合料拌制混凝土的早期强度及耐久性能。通过归纳与总结,为今后进一步优化钢渣胶凝材料及其在水泥混凝土领域的应用提供参考。

干硬性碱激发钢渣混凝土的力学性能优化试验研究

为了优化干硬性碱激发钢渣混凝土的力学性能,试验通过调整粉煤灰的掺量结合碱激发的掺量优化混凝土凝结时间和流动度,并采用正交试验法分析粉煤灰掺量、水玻璃模数、水玻璃掺量和养护方式4种因素对干硬性碱激发钢渣混凝土抗压强度的影响。结果表明,掺入粉煤灰可延长干硬性碱激发混凝土的凝结时间,减小维勃稠度,优化工作性能;干硬性碱激发钢渣混凝土的抗压强度受多因素综合影响,影响大小的顺序为:水玻璃掺量>水玻璃模数>养护方式>粉煤灰掺量;当采用2.0模数和20%掺量的水玻璃、替换率为25%粉煤灰优化配合比后,再结合浸水养护2 d,接着自然养护,干硬性碱激发钢渣混凝土的抗压强度最高。

冷态钢渣水化活性激发研究现状及展望

冷态钢渣作为炼钢副产物,我国每年钢渣产生量超过1亿吨,截止2022年我国有超过0.7亿吨钢渣未得到有效利用。钢渣堆存不仅占用大量土地,而且对生态环境造成了严重威胁。钢渣的化学成分和矿相组成与水泥熟料相近,通过对其活性激发处理能够用作胶凝材料。本文分析了冷态钢渣的特性,综述了国内外关于陈化激发、物理激发、化学激发、热激发和微生物激发冷态钢渣的研究现状,并对冷态钢渣水化活性激发技术的发展进行了展望。

低温条件下同步脱硫脱硝焦炉烟气净化技术研究

针对焦化炉温度较低,成熟的脱硫脱硝催化剂在低温环境下效率低下的问题,研究在钢渣法的基础上提出了联合使用复合硫代硫酸钠和硫酸铵反应助剂。复合助剂中的硫代硫酸根离子和铵离子能够有效促进焦炉烟气脱硫脱硝中的氧化反应和NO_(2)分解。实验表明,复合助剂的最佳浓度为0.2 mol/L,而钢渣浆液净化反应的最佳温度为40℃、最佳p H值为7.5。最佳参数下钢渣法联合复合助剂能够将烟气净化中二氧化硫脱除率稳定到100%,而将氧化氮脱除率提高到96.2%。因此,研究提出的钢渣法联合复合助剂在焦炉烟气净化中具有良好的脱硫脱硝性能。

钢渣细骨料泡沫混凝土制备及抗压强度计算

为实现钢渣资源化利用,以钢渣作为细骨料,采用不同钢渣粒径、钢渣取代量和水胶比制备了钢渣泡沫混凝土试块,通过7 d无侧限抗压强度确定出最优配合比为1.18 mm钢渣粒径、20%(与水泥质量比,下同)钢渣取代量、0.45水胶比。根据分形理论建立了最优配合比下钢渣泡沫混凝土抗压强度与孔隙率的关系式,试样的分形维数D可由盒计数法算出。此分形模型计算的抗压强度预测值与试验值吻合度较高。通过对比其他文献中泡沫混凝土抗压强度的实测值,证明了分形计算模型能够准确预测出泡沫混凝土的抗压强度,具有良好的应用前景。

钢渣沥青混合料路用性能研究

通过体积替代法采用5~10 mm钢渣替代同档玄武岩,制备5种不同钢渣掺量的AC-13沥青混合料。确定各级配组成及油石比后,对各钢渣沥青混合料进行高温性能、低温性能、水稳定性及动态模量等路用性能验证。结果显示,钢渣沥青混合料的高温性能、水稳定性能和动态模量均随着钢渣掺量的增加呈先提高后降低的趋势;当钢渣掺量为75%时,沥青混合料的性能达到最佳,动稳定度、动态模量(低温高频时)分别较未掺钢渣时提高了41.6%、56.4%,冻融劈裂强度较未掺钢渣时提高了5.4个百分点;钢渣掺量增加对低温抗裂性能的积极影响有限。建议AC-13沥青混合料的钢渣掺量为75%。

我国钢渣特性与主要处理方法及资源化利用现状

我国钢铁产量已超过世界总产量的50%,钢渣作为钢铁行业主要固废,仅2022年的年产量就高达1.53亿t,目前钢渣的综合利用率不足30%,远低于发达国家利用水平,急需对其进行有效处理和处置。目前针对钢渣利用的介绍较多,缺乏综合钢渣特性的全面系统介绍。鉴于此,本文详细介绍了钢渣物化特性,钢渣主要处理方法以及钢渣的资源化利用方式,为我国钢渣处理提供更加全面和的参考。

MgO含量对CaO-Al_(2)O_(3)-TiO_(2)基连铸保护渣界面性质的影响

高钛钢连铸生产过程中结晶器内的钢渣界面反应较为严重,易造成连浇困难、铸坯品质下降等问题。利用热丝法对3%、8%、10%三种不同MgO质量分数的保护渣接触角进行了测定,并基于此计算出表面张力和渣钢界面张力,此外结合拉曼光谱和Scigress软件模拟,从微观结构的角度分析了MgO含量与渣钢界面张力的变化规律。研究结果表明,1723 K温度下,保护渣中MgO质量分数为3%、8%、10%时,接触角为35°、36.7°、39.8°;保护渣的表面张力为516.3、523.1、525.6 mN/m;渣钢界面张力为1421、1425、1440 mN/m。MgO质量分数在8%~10%时,渣钢界面张力上升速率明显加快,导致钢渣间的界面反应减弱,使得钢渣更容易分离。

低品质固废协同制备绿色充填胶凝材料

随着国家对环境保护要求日趋严苛,水泥价格逐年提高,以水泥作为充填胶凝材料的充填采矿成本不断提高,利用低品质固废开发低成本绿色充填胶凝材料替代水泥,对于提高矿山经济效益具有重要的现实意义。以邯邢地区某磁铁矿选矿全尾砂为骨料,利用周边固废资源进行矿渣基胶凝材料配比优化试验研究,获得矿渣基胶凝材料的配比:盐激发剂13%+碱激发剂11%+矿渣粉76%。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂矿渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.42 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.1倍和2.5倍,成本约为42.5水泥成本的70%。在此基础上,进一步利用钢渣固废,开展钢渣基全固废绿色充填胶凝材料的配比试验研究,获得钢渣基胶凝材料的配比:33%钢渣微粉+14%硫酸盐激发剂+53%矿渣微粉。胶砂比1∶4、料浆浓度66%的全尾砂钢渣基胶凝材料胶结充填体7d、28d强度分别为3.28 MPa和4.50 MPa,分别为42.5水泥强度的3.2倍和2.5倍,成本约为42.5水泥的60%。研究结果可为低成本绿色胶凝材料研发提供新思路。

钢渣作建筑工程骨料的风险和鉴别方法

论文主要对钢渣作为建筑工程骨料时的应用风险以及风险鉴别方法进行研究。在研究过程中首先阐述了钢渣作为建筑工程骨料使用的基本情况,即钢渣以粗骨料和细骨料的形式应用。随后对钢渣作为建筑工程骨料的风险情况进行深入研究,钢渣由于自身安定性较差,容易引发建筑工程混凝土结构膨胀以及结构开裂等问题发生,进而降低建筑工程结构的安全性与稳定性。最后总结归纳钢渣作为建筑工程骨料的鉴别方法。希望通过本次研究为建筑工程应用钢渣作为骨料提供一定参考借鉴,提高钢渣的应用效率。

碱激发矿渣-钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的配比优化

为进一步提高矿渣、钢渣、粉煤灰等工业固废的综合利用率,选取矿渣、钢渣、粉煤灰、碱当量为影响因素,以28d抗压强度和压折比为响应值,采用曲面响应法对碱激发矿渣-钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的原料配合比进行了优化设计。通过回归方程拟合分析和响应曲面分析,揭示了各影响因子对该碱激发材料性能的影响规律,并在此基础上确定了原料最佳配合比。研究结果表明,矿渣掺量为60%,钢渣掺量为20%,粉煤灰掺量为20%,碱当量为6%时,碱激发材料28d抗压强度和压折比分别达到47.8MPa和7.4MPa,所制备的材料展现出较高的强度、较低的脆性,综合性能较优。

电石渣-脱硫石膏-钢渣改性粉煤灰地聚物协同增强机理

以电石渣、脱硫石膏和钢渣掺量为影响因素,改性粉煤灰地聚物7、28 d抗压强度为响应值,使用响应面法(RSM)研究各种固体废弃物的交互作用对改性粉煤灰地聚物强度的影响规律,并通过水化热、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析其增强机理.结果表明:经RSM优化设计后的电石渣、脱硫石膏和钢渣的最佳掺量分别为6.34%、1.60%和29.47%,改性粉煤灰地聚物7、28 d抗压强度分别达到18.10、29.92 MPa;电石渣和钢渣通过增强体系碱性,加快Si和Al的溶解,促进水化硅铝酸钙(钠)的生成,提高改性粉煤灰地聚物各龄期的强度;脱硫石膏通过提高Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)含量,生成钙矾石晶体,提高改性粉煤灰地聚物的早期强度;随着养护龄期的延长,改性粉煤灰地聚物中凝胶逐渐增多,可填充微小孔隙,使结构变得更加密实,因此强度得到提高.

基于响应曲面法制备钢渣–花生壳基生态活性炭及其吸附性能研究

以钢渣超微粉和花生壳为原料制备钢渣–花生壳基生态活性炭,基于响应曲面法研究微波功率、浸渍比、钢渣掺量和钢渣细度对钢渣–花生壳基生态活性炭对甲醛气体吸附率的影响,并对其进行优化处理.利用X-射线红外光谱仪、场发射扫描电镜、比表面积及孔径测定仪等对钢渣–花生壳基生态活性炭进行表征分析.结果表明:钢渣–花生壳基生态活性炭最优制备参数为微波功率530 W,钢渣细度1160目,钢渣掺量(质量分数)10.8%,浸渍比1.25,其对甲醛气体的吸附率为94.14%.影响钢渣–花生壳基生态活性炭性能的因素次序依次为:微波功率、钢渣掺量、浸渍比、钢渣细度,其中微波功率与浸渍比、微波功率与钢渣掺量、钢渣掺量与钢渣细度均存在显著交互作用.适量钢渣改性活性炭有利于形成规则的孔结构、提高表面酸性官能团含量以及增强表面极性.

不锈钢渣高温改性-析晶调控解毒研究现状及发展趋势

截止到目前,钢铁工业普通固废(高炉铁渣)循环利用技术取得了重要进展,但仍存在固废顽疾亟需处理.不锈钢冶炼产生的含铬(Cr)渣长期以来缺乏有效的无害化处置方法,环境隐患巨大.国内外专家学者通过添加还原物质、高温调质及调节冷却方式等以改变渣中铬元素的赋存状态,控制Cr6+的溶出,进而实现不锈钢渣的解毒.其中,高温改性-析晶调控方法可以通过调整钢渣组分和控制温度制度促进含铬尖晶石相的形成和长大,提高铬元素在尖晶石相中的富集程度,有望成为最有效且安全的无害化处理技术,在近些年得到快速发展.本文从不锈钢渣高温改性-析晶调控解毒的热力学机理和结晶动力学原理出发,针对不锈钢渣的高温调质改性、解毒方面的研究进展进行了综述.基于高温调质-选择性析晶的核心问题,重点阐述了改善解毒效果的方法和措施.另外,针对不锈钢渣高温改性-析晶调控解毒存在的问题提出了今后的发展方向.

基于蒙特卡罗方法的钢渣混凝土的中子屏蔽性能模拟

基于蒙特卡罗方法,采用FLUKA软件建立了中子源散射球壳和质子源入射水靶球壳数值模型,分析了不同厚度钢渣混凝土对不同能量等级和不同屏蔽角度中子射线的屏蔽能力,并与普通混凝土进行了对比。结果表明:随着屏蔽厚度的增加,混凝土对中子射线的屏蔽能力不断提升;混凝土对慢中子射线和中能中子射线的屏蔽效果优于快中子射线;钢渣混凝土对中子射线的屏蔽效果优于普通混凝土;屏蔽角度越大,使关注点剂量当量率满足规范要求的混凝土屏蔽厚度越小;用钢渣混凝土取代普通混凝土可显著减小材料的屏蔽厚度。

基于熵权法和灰色理论的钢渣粗骨料混凝土耐久性评估及寿命预测

为探究钢渣粗骨料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,对不同钢渣粗骨料替代率(0%、30%、60%、90%,质量分数)混凝土在不同浓度(5%、10%、15%,质量分数)硫酸钠(Na_(2)SO_(4))溶液中进行了侵蚀试验。基于熵权法建立了以混凝土质量、抗压强度和相对动弹性模量三个典型耐久性指标为参数的钢渣粗骨料混凝土耐久性综合评价指标D。通过D值反映钢渣粗骨料替代率和Na_(2)SO_(4)溶液浓度对混凝土耐久性的影响,并通过灰色理论的GM(1,1)模型对不同侵蚀条件下钢渣粗骨料混凝土的使用寿命进行预测。结果表明,整个侵蚀过程中,钢渣替代率低于60%的钢渣粗骨料混凝土的D值均高于普通混凝土,钢渣替代天然骨料配制混凝土可以提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。GM(1,1)模型预测结果与试验结果基本一致,60%钢渣粗骨料替代率下混凝土的使用寿命均优于其他组。

钢渣基胶凝材料强度试验与充填料浆管输特性研究

以某选矿高泥全尾砂为骨料,进行新型钢渣基充填胶凝材料强度试验。在胶砂比和料浆浓度相同条件下,该高泥全尾砂充填体强度显著高于42.5水泥,且成本更低。在此基础上,开展不同料浆浓度和胶砂比的高泥全尾砂充填料浆的管输特性试验,包括料浆的流动性参数和稳定性参数,并建立充填料浆管输特性数学模型。结果表明:当料浆浓度提高时,充填料浆稠度、泌水率、分层度均逐渐减小;当胶砂比增大时,料浆稠度逐渐增大,而泌水率逐渐减小。

圆钢管废弃钢渣混凝土短柱轴压承载力计算方法

目的研究圆钢管废弃钢渣混凝土短柱轴压承载力的影响因素和计算方法,为废弃钢渣在结构工程中的应用提供理论依据。方法进行5组(共10个)圆钢管废弃钢渣混凝土短柱轴压性能试验,得到试件的破坏模态和荷载-位移曲线;量化钢渣骨料取代率和截面尺寸对试件轴压承载力和延性性能的影响;基于极限平衡理论和统一强度理论,得出圆钢管废弃钢渣混凝土轴压承载力计算公式的修正系数。结果钢渣骨料取代率由0增至50%、100%,圆钢管废弃钢渣混凝土柱的极限承载力变化在5%以内,取代率的影响可以忽略;截面直径由160 mm增至180 mm、200 mm,圆钢管废弃钢渣混凝土柱的极限承载力分别提高20.4%和54.6%;根据现有的相关计算方法对轴压极限承载力进行计算并修正,得出了笔者所提出的计算公式可准确预测圆钢管废弃钢渣混凝土的轴压承载力。结论圆钢管废弃钢渣混凝土短柱轴压构件的破坏模态与普通圆钢管混凝土短柱相似,废弃钢渣骨料可以取代天然骨料制备钢管废弃钢渣混凝土。

锂渣钢渣复合高性能混凝土抗氯离子的渗透性能

为了提高混凝土抗氯离子渗透能力,在混凝土中掺入具有火山灰性的锂渣和会产生自身水化的钢渣。采用正交设计,通过RCM法测试表明,随着锂渣和钢渣掺入总量的增加,混凝土抗氯离子渗透的能力呈现先增大后减小趋势,以锂渣掺量为25%和钢渣掺量为20%时为最优掺量。在水泥水化后,锂渣参与了二次反应,细化了混凝土界面结构,同时促进了钢渣和水泥的相互水化程度,提高了混凝土抗氯离子渗透的能力。