长期抗压强度产生的迫击炮使用粗钢渣作为骨料

文摘

本文报告的一些实验结果迫击炮准备使用一个商业生产水泥、粗炼钢渣、强塑剂和水。这个引用的行为构成相比,含有更多的其他一些添加剂为了调查材料长时间老化后抗压强度。它已经证明了一个优化的水/水泥比加上渣的颗粒大小低于2.5毫米和适当的协议的准备导致的生产28后材料具有良好的力学性能,90和180天的老化。由此产生的材料因此出现适合使用土木工程应用。然而,目前的研究还表明,灰浆样品的所有成分准备遭受腐蚀和在水中长时间老化后抗压强度降低。本文结果解释了考虑材料的残余孔隙度和碱硅酸反应发生在样品。

1。介绍

炼钢渣(SS)获得大量从钢铁生产。众所周知,生产一吨钢铁意味着生产130 - 200公斤的渣,取决于钢的成分和钢铁生产过程。世界各地产生的大量的党卫军意味着他们的回收目前必要不仅由于其可能的垃圾填埋处置的成本上升反映在钢铁生产的成本,而且由于“零废物”目标,必须所有未来人类活动的最终目标。事实上,人们普遍认为党卫军回收的方式是公路路堤的准备但是可能对环境由于其自然洗脱的影响。

党卫军来源于高温过程,由于其庞大的石灰内容,是由不稳定的两个现象:第一是由于2曹SiO的存在₂可以改变,在冷却或后,与更大的比容(相1摇摇欲坠的渣导致submicronic-micronic-granulated粒子的混合物;第二个现象是由于游离氧化钙的存在导致颗粒的水化膨胀冷却后大气环境。这样的体积不稳定是一个伟大的缺点当渣作为原料用于回收。当渣还包含免费采用或分别以化合物为基础,上述现象是伴随着推迟水化,一般来说,这些产品时出现在迫击炮或混凝土2,3]。为了获得足够的稳定性,提出了各种方法如长时间的风化颗粒渣在渣坑外,治疗的液体注入氧和硅渣,高压灭菌法渣的渣篮子(4,5),和其他(6- - - - - -8]。

人们普遍认为炼钢渣回收方便提供由此产生的材料具有良好的耐久性和维护属性至少等于限制了官方的标准生产后长时间老化。

一些作者提出了混凝土水泥的使用与SS混合制造(9- - - - - -11];对于这样的应用程序,学生需要转换,通过铣削,成粉状产品。

其他作者发现良好的属性可以如果党卫军是用于获得部分替代砂罚款与优化替代率(2,3,12- - - - - -15]。

独立的化学成分,党卫军通常显示一个宽粒度分布也取决于熔渣的起源,钢铁生产过程中,从渣代时间。党卫军形态学特征是一个额外的参数,必须考虑在迫击炮或具体的准备。

如今,党卫军的使用包含小以及粗粒子,迫击炮或混凝土生产,仍然是讨论的问题(16]。

本文的目的是报告和讨论包含水泥抗压强度数据来自迫击炮,粗糙的钢渣,强塑剂和水。迫击炮生产使用一个固定的熔渣/灰比(1/3),因为它经常提出了文献[13,17- - - - - -19]:一个固定的强塑剂/灰比(s / c)和一个固定的水/水泥比(w / c)。材料在不同时间的限制用水1100天(d)。然后参考作文修改的3 wt %总固体材料的内容由几个化合物,即深蓝色,硅酸铝(Na)和绿色(氧化铬)。水化产品的特点是抗压强度和吸水率测试后,28岁,90年,360年、720年和1100年d。

2。实验

2.1。材料

起始原料迫击炮的准备是一个商业CEMIIB-LL 32.5 n水泥;51 Glenium超塑化剂(巴斯夫);钢渣,获得生产铬锰奥氏体钢回转窑,聚合;和水。这个引用组成,以下称为R,然后开始修改总数的3%的固体的粉末:817 b-ultramarine颜色(SIOF水疗中心:公司Italiana Ossidi铁,Pozzolo Formigaro-Vr,意大利),Na-aluminium硅酸盐(SiO 82%₂,9.5%的₂O₃,8%的钠₂O;丙烯酰胺分析),和812年b-green氧化铬(SIOF水疗中心:公司Italiana Ossidi铁,Pozzolo Formigaro-Vr,意大利)。迫击炮混合比例和符号名称报道在表样本1。

2.2。描述的起始原料

渣以前自然风化以外的一个月生产工厂;后是彻底湿,然后研磨锤式粉碎机,以减少最大颗粒尺寸低于2.5毫米的大小。党卫军含有2/3的罚款和粗颗粒的1/3。在目前的研究中,罚款是渣分数包含粒子大小< 1000μm。

矿渣的化学分析和水泥,由2000 SpectroMass感应耦合等离子体质谱仪(ICP),据报道,氧化物,在桌子上2。中的游离石灰后的渣也确定乙二醇的方法。后的密度确定ASTM C127 C128规范;结果平均细和粗渣分数。

渣的结晶阶段和水泥进行了x射线衍射(XRD)。XRD模式被记录在一个飞利浦'Pert X衍射仪的操作在40 kV和40 mA使用Ni-filtered Cu-Kα辐射。光谱收集使用步长为0.02°和每角横坐标40年代的计数时间20 - 80°的范围。飞利浦X 'Pert高分软件被用于识别阶段。

一个Horiba LA950激光散射仪是用于调查颗粒大小分布(PSD)的罚款和水泥渣:在水中后3分钟声波降解法进行了分析。清晰的理解所有PSD曲线和对数图中横坐标表示1。

2.3。迫击炮的准备

混合物的制备和w / c优化5 L霍巴特行星符合ASTM C305标准使用。优化的水是由ASTM C1437坍落试验进行引用混合r .据说粘贴正确的和易性如果蛋糕宽度是180(±20)毫米,根据单7044:1972和ASTM C230规范。确定最优参考混合的w / c比值(R)是0.36;这个比例是适用于所有的成分。

砂浆粘贴都是由以下协议:渣的全额一起放入搅拌机水的总量和强塑剂和混合两分钟;之前的均化之后,也介绍了添加剂进入混合器,糊搅拌15分钟。这个时间,水泥添加,产品是在工作了5分钟。

贴在振动被倒进模具尺寸为100×100×100毫米(压缩测试)或40×40×40毫米(吸水测试),用塑料薄膜密封,以确保质量养护,h和24岁第一次水化。样本然后脱模,在空气中治愈24 h,然后在水在室温下28,90,180,360,720,1100 d。生产后,材料老化不同成分之间的分别进行,目的是避免污染。老化的水保持在恒温25°C (±3°C),取而代之的是淡水每7 d。固化后,在他们描述,样本干布和大气中年龄在24 h。

材料老化,浸没在水中成立为了研究他们的行为严重的条件下,因此在最终测试他们的行为在潮湿的环境下使用。等缺乏一个高压釜治疗衰老被认为是适合产品的延迟水化可能对他们的耐久性产生负面影响。

2.4。水化材料的表征

修改ASTM C 642规范是用来测试吸水水化的样本。固化后,样本放入烤箱°C 24 h和重();然后在一个高压锅,在120°C和2 kPa 2 h使用2 L的水。沸腾后,他们被冷却到室温(水),用布擦干,再重()。吸水率是评估使用以下方程: 进行压缩测试,按照ASTM C39规范,使用测试标记CM8000装置;数据是3测量长度的平均值。

扩张是由一个卡尺测量,在压缩测试360 d后固化之前,立方毫米样本。

3所示。结果与讨论

在风化过程中,渣经常翻了为了支持任何可能不稳定的自然水化组件。这种化合物,如果出现在矿渣的细分数,只是导致材料的扩张在水化的第一步当材料尚未硬化(2,3]。然而,如果他们提出的集群粒子,或多或少地粘在一起,他们遭受无法控制水化迫击炮水化后可能发生脆性材料时。减少最大颗粒尺寸低于2.5毫米的尺寸允许优化接触水在风化,在锤磨,然后,在那之后,在激动人心的迫击炮的步骤准备。

表2表明,渣含有大量的曹,SiO₂、铁₂O₃分别以MnO,艾尔₂O₃。所有其他氧化物已发现在低量即使Cr的数量₂O₃不能被认为是微不足道的。缺乏相关的有毒元素也可以评论。表2还表明,游离氧化钙1.9%,比率(曹+分别)/ SiO₂优于1.4将导致预期的液压活动(20.- - - - - -23]。它也可以观察到,密度3.29克/厘米³与那些由其他研究人员报道,(10,13,24]。杰姆EN-197/1 II / B-LL符合欧洲标准。

图1显示了PSD曲线渣和水泥的细分数。它可以观察到水泥显示粒子的最大浓度在20左右μ米还包含一小部分更小的微粒突出了一个小峰在1.5左右μm;研磨和已筛(1000μ米)SS与一个非常大的粒度分布PSD强调通过双峰值最大在80年和350年μm,分别。

XRD分析表明,渣包含几个阶段,其中一些在很小的数量,这样无疑已经不可能认出他们;因此,本文报告发现只有那些至少四个代表性的山峰。详细的铝钙氧化物(PDF 00-006-0495 Ca₃艾尔₂O₆),pyroxmangite (PDF 01-084-1774毫克_0.97毫克_0.03SiO₃),glaucochroite (PDF 00-014-0376(钙、锰)₂SiO₄)、氧化铁(PDF 01-084-0308铁₂O₃)、硅酸钙(PDF 01-076-0799 Ca₂SiO₄),和钙镁硅酸盐(PDF 00-013-0498 Ca_6.1毫克_1.1如果_3.6O_14.4)被发现。上述阶段的存在由图记录2(一个)这也表明CEMIIB-LL包含c3 (PDF 01-073-1929 Ca ?₃SiO₅),in(见上图),方解石(PDF 01-088-1807)。x射线衍射也证实绿色主要是氧化铬(PDF 01-074-0326 Cr₂O₃),而深蓝色,这是一个复杂的含硫钠铝硅酸盐(艾尔₆如果₆O₂₄ ),还揭示了存在的铁白云石(PDF 00-012-0088 Ca(毫克_0.67 )(有限公司₃)₂)和一个由少量的方解石修改毫克(PDF 01-089-1306(毫克_0.06Ca_0.94)(有限公司₃)),它可以观察到图2 (b)。

在目前的实验工作,组件均匀化,迫击炮准备期间,有一个重要的但不是最重要的角色的生产稳定的材料。在实验部分,它已经描述了渣以前工作以减少粗颗粒的大小,同时,有利于水合作用的主要液压化合物的一部分。然而,铣削后,渣仍然包含大型集群的核心永远不可能被水湿从而维护液压活动即使砂浆贴生产。这种液压活动材料使用时可以出现。事实上,如果他们发生水化hydrated-hardened材料、脱模后意外骨折,碎石,和/或凿可能出现。准备协议的研究倾向于一个几乎好水化液压化合物的熔渣;然而,在水中长期老化后,几个成分显示上述现象所记录的数据3(一个)和3 (b)显示参考样品的表面经过1年的老龄化在水里。

很明显,水是青睐的高数量的水加上混合时间长。另一方面,众所周知,大量的水是在冲突与开孔率较低的材料的生产和良好的机械性能。强塑剂的添加是因此被认为是生产必需的流体贴,水化后,材料的强度符合官方标准。

此外,它已被观察到,在砂浆粘贴同质化,早期的混合,混合物含有熔渣,强塑剂、水和添加剂像潮湿的土壤变成流体泥浆后大约10分钟。这个特殊的流变行为可能是由于出血放大的相当高水平的分别是包含在渣(9,18]。

图4显示抗压强度(a)和水吸收(b)趋势的样品测试后28日,90年,180年,360年,720年和1100 d;误差也报道。

在图4(一),观察参考成分显示35 MPa的力量后28 d后提出了47 90 d和180 d保持不变但减少长时间老化时间:样品测试后360和720 d显示力量的44岁和26 MPa,分别。这种老化时间后,立方标本self-crumbled和没有测试。同时,相应的水吸收(图的数据4 (b)5.2)6.5后28 d和90;这个值180 - 360 d后仍然几乎不变但长时间老化时间达到7.7 720 d的价值。

含铝硅酸盐组成的行为(Na)也可以观察到的数据4(一)和4 (b)。显示,样本有一个恒定的抗压强度之间的55 MPa 28和180 d,但降低48 MPa在360年之后。长时间,样品self-crumble测试老化,因此不包含720个和1100 d;水吸收4.2后28 d和仍然几乎不变的180 d但在360 d增加到4.8。

材料包含深蓝色显示强度68 MPa后28 d这引发了90年和78年76年180年之后,但减少到76 360 d后,63年720 d, 1100 d后49;相应的水吸收3.6后28 d, 90 d后3.2,和2.9 180 d;这个值仍然几乎不变的从180年到360年d但长时间老化时间达到3.8和4.8的值720和1100 d后,分别。

含氧化铬材料显示的力量后28 d后60 MPa提高到66 90;强度保持在这个水平在180年和360年d老化,但慢慢地减少时间乘以显示55 MPa后720和47 1100 d后,分别。吸水率是4.2后28 d, 3.9在90年和360年之间d, 720 d后4.9,和5.2 1100 d后。

扩张的0.021%和0.044,分别测量了在参考成分和含铝硅酸盐(Na)而材料由深蓝色和绿色显示0.014和0.017,分别都是低于0.05%的极限建立的ASTM C33正式规范。

参考组合是合理的行为由于上述描述的协同效应的现象,也就是说,延长压裂,凿,破裂,导致灾难性的扩张在样品长时间老化。数据报告表明迫击炮准备协议之后在当下研究不足以支持一个完整的水合作用的液压元件包含粗渣颗粒。

材料含有硅酸铝(Na)的存在Na恩惠的ASR初始残余孔隙度和增加,反过来,材料渗透性,加速,对参考组成、样品的灾难性的退化老化。由此可见,添加硅酸铝(Na)不会导致材料耐久性。

材料包含深蓝色显示最高抗压强度在任何时间的老化。深蓝色和铝硅酸盐(Na)也有类似的成分,它们的主要区别是存在的在海外的离子。这些离子是不稳定的负责任的和反应性的深蓝色放大迫击炮生产环境。事实上造成的环境条件在水化过程中化学反应强烈攻击性。在这样的环境中,激进的阴离子,含有一个不成对电子25],大大地活性而合理地加快之间的水化过程的一些迫击炮组件生产过程中。材料的机械性能包含深蓝色因此合理由于两个协同现象:第一个化学起源,这取决于加速一些迫击炮的组件之间的反应,即分别以和曹包含化合物(2,3,9,26,27),在早期水化时材料尚未硬化;由于最小化和第二物理性质的材料开孔率限制渗透在老化。然而Na的存在有利于长期ASR引起持续进步力量的增加开孔率和减少。目前的结果是在协议与其他研究观察到类似的行为获得的具体包含回收渣(28]。

含氧化铬材料显示不错,但不是最好的属性在所有材料进行研究。事实上他们的绝对表现不如那些包含深蓝色的成分。然而,如果强度值之间的比例获得经过1100 d的老龄化和最大强度测量(即。,after 180 d) is evaluated, it can be observed that materials containing chromium oxide reach 0.71 whereas those containing ultramarine show the value of 0.63. It means that the presence of chromium oxide permits to obtain materials that suffer from a lower decay with respect to the others. This result is in line with the one obtained by other authors who demonstrated that the use of chromium oxide tends to mitigate the ASR [29日]。

另一个细节出现在研究报告的数据是所有作品显示的趋势反转后抗压强度和吸水180 d的养护。这种反演合理相关的推迟水化化合物和取决于材料磁导率是他们的开孔率的函数。所需的时间渗透介于180和360 d因此取决于准备协议之后,而不是材料的成分。

可能得出的结论是,包含粗钢渣水泥基础材料总可以培养良好的长期抗压强度如果他们的渗透率是有限的。渗透率是由材料的残余优化制备开孔率可能是有限的。并行,ASR必须降低碱金属的存在是有限的组件或开始的化合物可能会限制他们的负面影响。

4所示。结束语

目前的研究表明,迫击炮准备使用一个商业CEMIIB-LL水泥、粗(Ø< 2.5毫米)钢渣作为骨料,Glenium 51强塑剂,和水显示良好的老化后抗压强度28日,90年和180年d水20°C如果准备不同的协议后路线对那些通常用于迫击炮或混凝土的生产。然而,如果年龄更长时间的时候,一些样品自然老化期间由于一些本地化的灾难性崩溃扩张造成的推迟水化开始渣中包含的化合物。

除了有限(3 wt %的总固体材料内容)进一步的产品(即。,ultramarine blue colour, chromium oxide green colour, and aluminium silicate (Na)) to the above described blank composition showed that reducing materials residual open porosity and limiting the ASR during ageing lead to optimize long term compressive strength of compositions containing ultramarine and chromium oxide.

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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