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钢渣的成分增补和激发与再生利用效能提升
| 论文题名： | 钢渣的成分增补和激发与再生利用效能提升 |
| 关键词： | 路基填料;钢渣复合胶凝材料;成分增补;强度分析 |
| 摘要： | 我国为钢材生产大国，随之而来也是钢渣出产大国，但是低钢渣利用率问题却一直未能解决。过去虽然有多种利用途径来改善钢渣利用率的现状，但是由于钢渣成分变化较大，胶凝性表现不明显，应用领域一直受到限制。本文从两个研究层面，以材料改性与工业废弃物再生利用，给出钢渣利用方式新思路，具体研究内容和结论如下: (1)以传统利用方式为基础，将钢渣与路基土拌合，测定钢渣稳定土作为路基填料的基本物理、力学性能，探究钢渣稳定土作为路基填料的适用性。试验结果表明，石灰掺入高液限粘土后，能够明显降低其液限和塑性指数，达到路基填料基本要求。钢渣稳定土的击实性能良好，且加州承载比(CBR)远远超过我国路基设计规范要求，加州承载比最大值为41.4％。 (2)分析钢渣化学成分与水泥成分差别后，以钢渣-石灰改性路基土效果为基础，提出了钢渣成分增补的概念，即向钢渣内掺和偏高岭土和熟石灰，并用水泥三率值指标控制个物质之间的掺量，寻求最优配比。试验结果表明，成分增补技术能够用来提高钢渣胶凝性，达到提高胶凝材料强度的目的。对于本项研究，水泥三率值中硅率(SM)、铝率(IM)和石灰饱和系数(KH)对强度在不同龄期有不同影响，最优率值配比为SM=2，IM=1.6和KH=0.94。最优配比时，成分增补钢渣28天无侧限抗压强度为4.5MPa。 (3)为进一步提升成分增补钢渣强度，提升钢渣再利用效果，以上述最优配比为前提，向成分增补钢渣内加入NaOH、NaCl和Na2SO4这三种不同种类的激发剂，从而探究激发剂环境下，成分增补钢渣的强度变化规律。试验结果表明，NaOH、NaCl和Na2SO4这三种激发剂的激发效果依次增强，它们的最优掺量分别为3％、5％和5％。掺有5％Na2SO4的成分增补钢渣28天强度能够达到10.9MPa，表明激发后钢渣复合胶凝材料具备作为CFG刚性桩复合地基材料的潜质，为钢渣在软土地基加固的应用奠定基础。 (4)利用微观测试技术，测定成分增补钢渣的孔隙变化规律、生成物类型与形态，并以此为基础，结合化学式来解释激发机理。试验结果表明，经成分增补和28天龄期养护后，主要胶凝生成物为C-S-H和C4AH13等，而成分增补钢渣再经Na2SO4和NaCl激发后分别新增了钙矾石(Aft)和费氏盐(Friesdel's salt)两种胶结产物。钙矾石和Fs盐生成，同时伴随着生成NaOH，导致钢渣颗粒内Si-O-Si和偏高岭土内Al-O-Al内化学键断裂，持续生成新产物，提高反应环境的碱度。水化产物的生成，形成了钢渣型复合材料的胶结强度，降低了孔隙率，宏观上表现为强度进一步提升。 |
| 作者： | 刘倩雯 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 邓永锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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