水泥和钢渣粉协同固化高含水率疏浚泥的力学性能研究

研究了钢渣粉的掺入方式(内掺、外掺)和掺量(0、5%、10%、15%)对水泥固化高含水率疏浚泥力学性能的影响。结果表明:当水泥掺量一定时,随着钢渣粉外掺量的增加,固化疏浚泥的3、7、14、28、90 d无侧限抗压强度均先增大后减小,14 d峰值应力和峰值应变也呈先增大后减小的趋势,钢渣粉的最佳外掺量为10%;对于纯水泥固化疏浚泥,其变形系数随着水泥掺量的增加而增大,抵抗变形的能力降低;外掺适量钢渣粉降低了固化疏浚泥的变形系数,提高了固化疏浚泥抵抗变形的能力;钢渣粉内掺取代部分水泥降低了固化疏浚泥的无侧限抗压强度,建议钢渣粉采用外掺方式。

钢渣粉水泥固化淤泥土氯盐侵蚀下力学性能及机理研究

海相淤泥土是一种具有高含水率、低强度等特点的饱和土,且海水中氯盐是海洋工程侵蚀破坏的主要因数之一。采用钢渣粉水泥改良海相淤泥土,对其进行不同浓度的氯盐侵蚀试验,研究其在氯盐侵蚀下的宏观物理力学特性及氯离子迁移规律。试验结果表明:随着侵蚀浓度的增加,各试样的质量变化率整体呈上升趋势,各试样的含水量整体呈减少趋势。水泥土试样的无侧限抗压强度随侵蚀浓度的增加大体呈降低趋势,钢渣粉水泥土的强度则呈现先增加后降低的趋势。在相同侵蚀深度下,试样内部的氯离子浓度随着侵蚀浓度的增加而逐渐增加;不同侵蚀浓度下,1倍、3倍和5倍氯盐侵蚀下试样的氯离子浓度随着侵蚀深度的增加而降低。

钢渣粉固化淤泥质水泥土强度特性试验研究

采用电子探针、X射线衍射、扫描电镜等研究方法,分析了钢渣粉的化学成分、矿物组成及微观结构,结果表明钢渣粉具有胶凝潜力。把钢渣粉作为淤泥质水泥土的外掺剂,制备钢渣粉淤泥质水泥土试块,通过无侧限抗压强度试验研究钢渣粉掺入比对淤泥质水泥土无侧限抗压强度的影响。试验发现在水泥掺量和龄期相同的条件下,随着钢渣粉掺量的增加,水泥土试块的无侧限抗压强度先增后降,当控制好钢渣粉掺量时,可以有效提高淤泥质水泥土的强度。最后,在结合试验数据的基础上,从理论上分析了水泥和钢渣粉加固淤泥质土的作用机理,为钢渣粉在水泥土中的应用提供了理论依据。

烧碱激发钢渣粉在淤泥质土中的试验研究

钢渣粉是炼钢生产后排出的工业废渣经球磨后形成的一种粉末状产物,与水泥有着相似的性质,但活性较差,需对其进行激发处理。将烧碱(Na OH)作为钢渣粉的激发剂,研究在不同烧碱掺入量下,钢渣粉与水泥混合后对淤泥质土的固化效果。试验结果表明:未掺烧碱的钢渣–水泥固化土早期强度低,后期固化效果较好;掺入烧碱之后,在其激发作用下,钢渣粉的固化效果良好且可使固化土早强。钢渣–水泥固化土的无侧限抗压强度随着烧碱掺量的增加而出现先增大后减小的变化。对胶凝材料进行X射线衍射(XRD)分析,发现材料中有单硫型硫铝酸钙(AFm)物质生成,该物质可提高固化土的强度。

硅灰改良钢渣-水泥土强度特性及固化机理

利用钢渣粉替换部分复合硅酸盐水泥从而改良海相软土,可将钢渣变废为宝并解决钢渣堆放所造成的环境污染问题,但钢渣粉活性低、凝结速度慢和早期强度低等缺点造成其在实际工程中应用不广泛。试验采用不同比例的硅灰改良钢渣粉固化海相软土;并与未掺入硅灰的海相软土进行比较。试验结果表明,掺入硅灰的试样无侧限抗压强度(UCS)有明显提高。当硅灰掺量在1.5%~2.5%之间时,强度变化最为灵敏,表明硅灰可有效改良钢渣-水泥软土力学特性。通过X射线衍射(XRD)测试发现不同硅灰掺量下,反应物的物相变化与无侧限抗压强度变化相吻合。通过扫描电镜(SEM)测试和能谱测试,分析了固化土的微结构特点。

冻融循环作用下钢渣粉改良膨胀土的膨胀与压缩性能试验

通过掺加水泥、钢渣粉及氢氧化钠改良膨胀土,进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验。研究冻融循环条件下水泥改良膨胀土(ES-C)、钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C)及钢渣粉水泥氢氧化钠改良膨胀土(ES-SSP-C-SH)的力学性能。结果表明:各改良土的自由膨胀率排序为ES-SSP-C试样<ES-C试样<ES-SSP-C-SH试样;各改良土的初始强度排序为ES-SSP-C-SH试样>ES-C试样>ES-SSP-C试样;随龄期的增长,各试样的强度均呈持续上升态势,相同循环次数的试样强度也随龄期的增长而增大。三轴压缩时,改良后的膨胀土的破坏面并未贯穿整个试样。研究表明钢渣粉改良膨胀土具有较大优势,掺加钢渣粉具有抵抗冻融侵蚀的作用。

钢渣微粉用于重金属污染土壤固化剂实验研究

采用正交试验法研究了钢渣微粉固化剂对重金属污染土壤的修复效果。原土经过固化处理后,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb的浸出浓度大大降低,浸出浓度普遍下降了99%以上,但掺量、时间、固液比、钢渣微粉比例对重金属的浸出浓度呈现了不同的影响,浸出浓度结果证明了钢渣粉除了具有胶凝性的特征外,其多空性和富含碳酸盐、铁锰氧化物等特点能够使其具有更加优越的固化效果。同时,经过处理后的固化体无侧限抗压强度可达2.4 MPa以上,且与时间、掺量具有良好的相关性,但钢渣微粉比例的增加能够一定程度降低固化体的前期强度。

电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的试验研究

钢渣和矿渣是常见的两种工业废渣,大量堆放且资源化利用困难。以钢渣粉和矿渣粉为基础材料,电石渣粉作为激发剂,可对淤泥质土进行固化处理。通过开展无侧限抗压强度试验,分析固化淤泥质土的强度特性和应力-应变关系,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试,探索电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的作用机理。结果表明,电石渣粉质量掺量为6%时,电石渣-钢渣-矿渣固化淤泥质土无侧限抗压强度最大,28 d固化淤泥质土强度与同龄期水泥土相当,且具有较好的延性。电石渣可以提供碱性环境和大量钙离子,有效激发钢渣和矿渣的水化活性,促进C-S-H凝胶的大量生成,同时促进离子交换和团粒化作用,使固化淤泥质土强度显著提高。

干湿循环下钢渣粉水泥改良膨胀土室内试验研究

为有效控制干湿循环作用下膨胀土的膨胀性,利用水泥钢渣粉掺合料改良膨胀土.通过室内试验,研究了纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)在不同养护龄期以及不同干湿循环次数下的无荷载膨胀率、体积质量变化率、无侧限抗压强度(UCS)等物理力学性质的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,对改良土内部的微观结构和物质进行探讨.结果表明:3种改良土的无荷载膨胀率均减少95%以上,膨胀达到稳定的时间缩短,其中:Es-SSP-C-N对膨胀土膨胀性的控制效果最佳;经干湿循环作用后,改良土的体积变化率控制在1.6%以内,减小85%,质量变化率远低于未改良土,其中Es-SSP-C的体积、质量变化率最稳定;3种改良土的无侧限抗压强度均有明显提高,其中Es-SSP-C-N的强度最高,Es-SSP-C对多次干湿循环作用下强度劣化的抵抗效果最优;但钢渣粉自身水化周期较慢,约为60 d,掺加少量NaOH可以有效激发其水化活性.

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物;其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质。利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献;同时可以代替部分水泥,节约资源。但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na_2SO_4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求。进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na_2SO_4试剂后,钢渣粉-水泥-淤泥土早期强度得到大幅度提升;龄期为7 d时,其强度与未掺Na_2SO_4试剂龄期28 d的强度相当;说明Na_2SO_4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣-水泥的水化过程以及Ca(OH)_2,CaSO_4等水化产物的生成。