Optimization of Blended Mortars Using Steel Slag Sand

A new kind of mortar made of ground granulated blast-furnace slag （GGBFS）, gypsum, clinker and steel slag sand （〈4.75 mm） was developed. The ratio of steel slag sand to GGBFS was 1 ： 1 and the amount of gypsum was 4% by weight while the dosage of clinker ranged from 0% to 24%. The optimization formulation of such mortar was studied. The content of steel slag sand should be less than 50% according to the volume stability of blended mortar, and the dosage of clinker is about 10% based on the strength development. Besides strength, the hydration heat, pore structure and micro pattern of blended mortar were also determined. The experimental results show the application of steel slag sand may reduce the dosage of cement clinker and increase the content of industrial waste product such as GGBFS, and the clinker is also a better admixture for blended mortar using steel slag sand.

基于卷积神经网络的钢渣砂图像识别及图像变化规律

钢渣安定性检验是实现钢渣安全资源利用的关键,针对钢渣安定性检测方法的效率低且受到取样代表性不足的问题,提出一种基于卷积神经网络的钢渣砂图像分类模型SE-ConvNeXt。该分类模型针对钢渣砂的图像特征,在ConvNeXt网络中添加通道注意力机制SE-Net(squeeze and excitation network)。相比于原ConvNeXt和其他卷积神经网络模型,SE-ConvNeXt的收敛速度更快,训练过程更稳定,准确率更高。分别使用2.36~4.75 mm和1.18~2.36 mm两个粒径的钢渣砂图像训练网络,并结合粉化率的变化规律分析。结果表明:模型预测两个粒径的钢渣砂图像数据集准确率分别为92.5%、94%,且钢渣砂图像随着蒸汽陈化时间的增加,变化程度逐渐变小,随后图像变化程度趋于稳定,与粉化率变化规律相似。可见蒸汽处理的钢渣砂可通过钢渣砂图像评价体积安定性。

冻融循环下钢渣砂土混合料的小应变动力特性参数研究

利用GDS-RCA共振柱系统进行钢渣砂土混合料的小应变动力特性研究,分析了不同围压、配合比以及冻融循环次数的情况下动剪切模量和阻尼比的变化规律。通过试验得到了3种配合比、4种冻融循环次数在3种围压下的动剪切模量和阻尼比的曲线,采用Hardin-Drnevich双曲线进行拟合分析并对最大动剪切模量的经验模型进行预测。结果表明:钢渣砂土混合料的动剪切模量均随围压的提高而增大,随应变的增大而减小,随冻融循环次数的增加而降低;阻尼比随围压的提高而减小,随应变的增大而增大,随冻融循环次数的增加而增大;在3种配合比中,当钢渣掺量为40%时最大动剪切模量最大,不同钢渣掺量对阻尼比的影响较小。验证了钢渣砂土混合料在冻土地区地基处理中应用的可行性。

钢渣混凝土的抗碳化性能及寿命预测

采用钢渣石、钢渣砂分别等质量取代碎石、河砂制备了钢渣混凝土,研究了钢渣混凝土的抗碳化性能,并建立了不同保护层厚度钢渣混凝土的碳化寿命预测模型。结果表明:随着钢渣石、钢渣砂取代率的增加,试件的抗碳化性能先增强后减弱,且当钢渣石、钢渣砂取代率均为50%时,试件的抗碳化性能最好;建立的碳化寿命预测模型的精度较高,可为实际工程中钢渣混凝土结构的碳化寿命预测提供参考。

钢渣砂特性与稳定性研究

通过筛分和坚固性试验,结合SEM、XRF和XRD测试技术研究了钢渣砂的几何性质、力学性能、化学成分和矿物组成等特性,分析其做细集料的可行性。用常压蒸气粉化率法和215℃、2.0 MPa压蒸粉化率法并结合XRD图谱分析了不同试验条件下影响粉化率大小的主要因素。研究结果表明:钢渣砂的各项特性不仅符合GB/T14684—2001建筑用砂标准而且具有一定的水硬活性,坚固性f、-CaO含量和活性差异及RO相是影响钢渣砂稳定性的主要因素。

钢渣对水泥砂浆早期干燥收缩和孔结构的影响

研究了钢渣粉及不同粒径范围钢渣砂对水泥砂浆早期干燥收缩性能和孔结构的影响.结果表明:在一定掺量范围内,单掺钢渣粉或钢渣砂均能明显降低水泥砂浆的早期干燥收缩率,当掺量(质量分数)为30%时,改善效果尤为显著;钢渣砂粒径范围不同,对水泥砂浆早期干燥收缩率的影响有所不同,粒径小于2.5mm的钢渣砂具有明显改善作用.主要原因在于钢渣粉或钢渣砂能降低水泥砂浆的孔隙率,优化孔结构,提高密实度;相比于钢渣砂,钢渣粉对水泥砂浆早期干燥收缩性能和孔结构的改善效果更加显著,但二者复掺的改善效果并不明显.

钢渣砂砂浆(SSM)膨胀破坏的力学行为

通过力学性能和80℃水热加速养护条件下砂浆棒自由线性膨胀率实验,结合SEM等微观测试技术,分析探讨了不同基体强度对钢渣砂砂浆(SSM,下同)膨胀行为的影响及水热养护不同龄期的力学性能与自由线性膨胀率的关系,从力学角度阐述了SSM膨胀破坏的机理。结果表明:基体强度的提高能有效减小SSM的膨胀率,推迟断裂龄期,降低最终开裂破坏程度,但不能最终抑制钢渣砂砂浆的开裂。80℃水热加速养护条件下,SSM强度的发展趋势与砂浆棒自由线性膨胀率有较好的相关性。当某点水泥石的拉伸应变达到极限时,裂缝以钢渣砂膨胀粒子为中心向四周呈放射状扩散,最终导致SSM强度降低和宏观开裂。

可再分散乳胶粉对钢渣砂砂浆性能的影响

通过试验,就可再分散乳胶粉(简称"乳胶粉")掺量对钢渣砂砂浆的流动性、抗压强度、抗折强度、拉伸黏结强度和柔韧性的影响进行了研究.结果表明:随着乳胶粉掺量的增加,钢渣砂砂浆的流动性提高,抗压强度下降,早期抗折强度降低,28d抗折强度提高,拉伸黏结强度大幅增加,柔韧性得到改善.由此可知,对于钢渣砂砂浆,可掺入一定量乳胶粉来提高其抗折强度,改善柔韧性,并大幅增加拉伸黏结强度.

养护条件对钢渣粉水化性能的影响

以磨细钢渣粉(SS)作辅助胶凝材料,研究不同养护条件下掺钢渣粉水泥的强度,并将之与砂粉(SP)对比。测试其在碱溶液作用下活性硅的溶出量、与饱和氢氧化钙溶液反应程度以及显微结构,探讨不同养护条件对钢渣粉水化性能的影响。结果表明:在常温水养条件,在同等掺量条件下,掺钢渣粉水泥3 d、7 d、28 d强度均较砂粉水泥强度高,钢渣粉早期水化活性较砂粉高。80℃水热养护至相同龄期,在同等掺量条件下,掺钢渣粉水泥强度均较掺砂粉水泥要高。与常温条件相比,80℃水热条件下钢渣粉消耗的Ca(OH)2量明显增加,生成的水化产物也较多,水化反应程度较砂粉高。水热条件有利于激发钢渣粉活性,提高其水化反应程度,增加试样强度。

基于可控膨胀率全钢渣砂混凝土基本性能研究

为研究不同粒径钢渣砂对钢渣混凝土基本性能的影响,本文开展基于可控膨胀率全钢渣砂混凝土基本性能试验研究。试验结果表明：与普通混凝土相比,钢渣混凝土具有良好的和易性;随着钢渣取代粒径的减小,附加用水量逐渐增大,可满足新拌混凝土性能要求;钢渣混凝土抗压强度随着钢渣取代粒径的减小有所降低,但其膨胀率逐渐增大。当取代粒径小于0.3 mm时,钢渣可配置钢管膨胀混凝土;当取代粒径为0.3~0.6 mm和0.6~1.18mm时,钢渣可配置自收缩平衡混凝土。

水泥混凝土用钢渣砂安定性评价方法研究

针对当前尚无公认的水泥混凝土用钢渣砂安定性检测和评价方法的现状,采用一种新的测试方法——5 h蒸汽粉化率法来评价钢渣砂的安定性,并以不同后期处理方式和不同钢厂的钢渣砂为对象,研究了5 h蒸汽粉化率与f-CaO含量和钢渣砂砂浆(SSM)断裂龄期的相关性,分析了蒸汽粉化率与80℃水热养护制度SSM的膨胀破坏行为关系.结果表明:蒸汽粉化率中的最大粉化率(PM)消除了膨胀组分在钢渣砂内分布不均的影响,且与钢渣砂f-CaO含量及砂浆稳定龄期近似呈指数规律发展,其相关系数大于0.90.据此提出最大蒸汽粉化率可用于钢渣砂安定性的初步评价.

攀钢工业固体废弃物现状及处置对策初探

介绍了攀枝花钢铁 (集团 )公司在矿石采选和钢铁冶炼过程中排出的大量土石渣、尾矿砂、铁渣、钢渣的堆置情况。讨论了工业固体废物对环境可能造成的影响以及所含矿产资源综合利用的现状。提出了对各类固体废弃物的处置设想 。

掺工业废弃料导电砂浆电阻率稳定性研究

选取工业废弃料钢屑、钢渣和铁砂,混合掺入砂浆中制备得到绿色环保低成本的导电砂浆,分别测定其电阻率随龄期以及加载电压（5~40 V）的变化规律。试验结果表明：导电砂浆电阻率随着导电材料掺量的增加而降低,养护28 d 后最低电阻率达到24.97Ω·m；随着加载电压的增大,试件电阻率不断降低,40 V 电压下电阻率比5 V电压加载下降低了27%；随着龄期的增加,试件内部水分不断流失,试件电阻率不断增大,但在空气中放置28 d 后变化趋于平缓。

处理方式对水泥混凝土用钢渣砂体积安定性的影响

针对当前天然砂资源日益匮乏的现状,采用炼钢厂的副产品——钢渣作细集料替代天然砂,但钢渣砂的体积安定性一直是制约其应用的关键问题。借助X-射线衍射法、甘油-乙醇法和砂浆棒测长法等测试方法,研究了钢厂内预处理方式(热泼法、自然冷却法)和实验室后期处理方式(自然陈放、8 h蒸汽处理和3 h压蒸处理法)对钢渣砂的膨胀组分含量和砂浆棒膨胀率的影响规律。结果表明:热泼和自然冷却两种预处理钢渣砂的矿物组成相同,各组分的含量不同;经相同时间陈放后,热泼渣安定性的改善程度大于自然渣的;蒸汽和压蒸处理工艺,通过加速钢渣砂中膨胀组分的水化,达到改善其安定性的目的。因此,预处理工艺影响钢渣砂的安定性,提高钢渣砂的安定性需从源头上选择合理的预处理工艺;与蒸汽处理工艺相比,压蒸处理能在短时间内显著改善钢渣砂的安定性。

钢渣砂对砂浆流动性能和膨胀性能的影响

将钢渣砂等体积取代河砂配制砂浆,研究了钢渣砂砂浆的流动性能及其在80℃水热加速养护条件下的膨胀性能。结果表明:钢渣砂砂浆拌合物的需水量随钢渣砂掺量的增大而呈线性增加;在整个龄期内砂浆的线性膨胀率,随钢渣砂掺量的增加都不同程度的增大,其膨胀率的增长率随龄期的增长先是小幅度地逐渐减小而后快速增大,钢渣砂的掺量越大,钢渣砂砂浆膨胀开始加速的龄期越短。

钢渣砂、石英砂混合骨料级配对水泥灌浆料性能影响的研究

将钢渣砂和石英砂作为骨料制备水泥基灌浆料,重点研究混合骨料级配对水泥基灌浆料工作性和力学性能的影响规律,并通过扫描电子显微镜对硬化浆体进行微观结构分析。试验结果表明:将钢渣砂(A砂、B砂)和石英砂(C砂)作为混合骨料可以制备性能符合标准的水泥基灌浆料;混合骨料级配对灌浆料流动度影响较大,当由3种砂组成连续开级配时,灌浆料流动度最优;灌浆料抗压强度受混合骨料堆积密度影响较大。当3种砂占比为30%∶30%∶40%时,灌浆料性能最优,初始流动度为350 mm,1、3、28 d抗压强度分别为33.9、46.2、67.7 MPa。

热闷和热泼钢渣砂的体积稳定性能研究

对热闷和热泼钢渣砂进行稳定性评价,包括其粉化率、不同粒径范围钢渣砂的f-CaO含量及浸水膨胀率,研究了不同处理工艺钢渣砂体积稳定性能的变化规律.结果表明:热泼钢渣砂平均蒸汽粉化率和压蒸粉化率分别比热闷钢渣砂大30%和62%,与蒸汽粉化率相比,压蒸粉化率更能表征钢渣砂体积稳定性差异;钢渣砂中f-CaO含量与处理工艺及粒径范围有关,热闷钢渣砂f-CaO含量较低,热泼钢渣砂f-CaO含量受粒径影响较大;浸水膨胀率受处理工艺影响明显,热闷钢渣砂浸水膨胀率仅为0.45%,体积稳定性较好,而热泼钢渣砂浸水膨胀率为4.8%,体积稳定性较差;从相关性看,f-CaO含量是影响钢渣砂蒸汽粉化率指标的主要因素,水浴龄期是影响钢渣砂浸水膨胀率差值指标的主要因素.

粉煤灰和矿粉对水泥基钢渣细集料砂浆体积稳定性的影响研究

针对水泥混凝土用钢渣细集料体积安定性不良的问题,研究了粉煤灰和矿粉对钢渣细集料砂浆(SSM)体积稳定性的改善规律和作用机理。借助砂浆棒法,研究了粉煤灰和矿粉按不同掺量(0%、20%、40%和60%)替代水泥对钢渣细集料砂浆体积稳定性的影响。结果表明:80℃水热加速养护制度下,掺加矿粉和粉煤灰均延长了钢渣细集料砂浆的稳定龄期,推迟了其开裂龄期;以膨胀率大小为依据,粉煤灰和矿粉的最佳掺量均为40%;在标准养护至540d龄期时,掺加粉煤灰和矿粉的砂浆线性膨胀率与空白组的变化规律相近。抗折强度和SEM的研究表明:在水热加速养护制度下,粉煤灰和矿粉对钢渣细集料砂浆体积稳定性的改善主要是通过提高强度以增加砂浆对膨胀力的约束、增加砂浆密实性延缓水分渗入而获得的。因此,在水热养护制度下,掺加粉煤灰和矿粉能改善钢渣细集料砂浆的体积稳定性,但不能从根本上遏制钢渣细集料膨胀组分的水化;在标准养护制度下,粉煤灰和矿粉的改善效果不明显。

钢渣砂的安定性及其检测方法的研究

钢渣代砂制备的砂浆具有密度大,强度高,抗渗性好等优点。然而钢渣中的f-CaO等易引起体积安定性不良。研究表明:钢渣的体积安定性并不单纯地随f-CaO的含量增大而降低;雷氏夹法及粉化率法在衡量钢渣体积安定性方面均不可靠;而压蒸法测定强度变化是比较可靠的方法。

钢渣用于喷砂磨料的试验研究

在比较分析风碎渣(钢渣)与其他常用磨料物理性能的基础上,选择风碎渣进行钢渣喷砂试验,分别研究喷吹压力、喷吹时间与喷吹距离对试样表面光洁度和粗糙度的影响,并与其他常用磨料的效果进行对比。结果表明,风碎渣用于喷砂磨料,当喷吹压力0.8 MPa,喷吹距离150 mm,喷吹时间10 s时,被处理工件表面光洁度和粗糙度能获得良好效果,表面光洁度和粗糙度分别在Sa2.5和40μm以上,满足涂装要求,与PS球、石榴石喷吹效果相当,较铜炉渣喷吹效果略差,原因是铜炉渣颗粒具有锋利的尖角和较大的颗粒度。