【革新獎2019】二等獎:鋼渣-礦渣混合土體路用性能關鍵技術研究
主要完成單位:安徽馬鋼嘉華新型建材有限公司、安徽工業(yè)大學建筑工程學院
主要完成人:趙魯卿、黃偉、王宗森、殷朝海、唐剛、郭衛(wèi)東、陳忠華
在鋼鐵冶金工業(yè)快速發(fā)展中伴隨著鋼渣、尾礦渣等固廢的大量排放,對環(huán)境造成嚴重污染。鋼渣具有活性高、強度高、硬度大、可壓縮度小等諸多優(yōu)點,同時鋼渣中存在一定含量的游離氧化鈣(f-CaO),將未經(jīng)陳化處理的鋼渣直接應用于道路工程中,會引起道路的鼓包、開裂。現(xiàn)階段,我國冶金企業(yè)對于鋼渣的安定性處理以長時間堆置陳化來實現(xiàn)f-CaO的自然降解,需時較長、效率低下,既占用大量土地資源管理,又嚴重污染環(huán)境。隨著國家環(huán)保政策的趨嚴,鋼渣的資源化綜合利用已成為鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要任務。
本項目將鋼渣、礦渣微粉、土和外加劑混合拌制,得到一種體積安定性好、強度高、性能良好的新型道路基層材料—鋼渣混合土,實現(xiàn)了礦渣微粉在道路工程中的直接大宗應用,有效解決了冶金固廢鋼渣資源化應用問題,極大地促進生態(tài)環(huán)境改善與保護。
項目完成單位首先對馬鋼公司的礦渣微粉、未經(jīng)陳化處理鋼渣、本地黃土取樣,對取樣廢鋼渣礦相組成、水化活性及土壤顆粒物化進行分析和研究,探討礦渣微粉對鋼渣抑脹、土體固化及其復合作用機理;對鋼渣-礦渣微粉-土-固化劑耦合作用機理進行研究,探尋復合摻量下鋼渣混合土強度、抑脹性等多因素影響規(guī)律,給出滿足城市道路和公路路基設計規(guī)范中有關路基性能要求的鋼渣-礦渣微粉-固化劑合理配比;根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》規(guī)定,開展合理拌制下鋼渣混合土承載比、水穩(wěn)定性、回彈模量等室內(nèi)室外土工試驗和現(xiàn)場道路施工研究,進行成本分析,得到相關設計、施工參數(shù)。
一、技術革新成果在本單位的實際應用所帶來的技術、環(huán)保效益:
本項目已經(jīng)在馬鋼比歐西氣體有限責任公司停車場與一段廠區(qū)道路進行了具體施工,對鋼渣混合土基層施工工藝及對基層質(zhì)量檢測,結果表明:
鋼渣混合土施工工藝較為簡捷,能夠現(xiàn)場進行原料的摻拌,節(jié)約工期,同時對于場地環(huán)境要求較小,有廣泛適用性。
在具體施工中須控制鋼渣混合土碾壓及成型時間,避免鋼渣混合土因制備時間過長而導致強度下降的情況。同時,須嚴格控制鋼渣混合土的最終含水量,防止水量過多而造成整體效果下降。
在對鋼渣混合土基層進行檢測過程中發(fā)現(xiàn),其整體壓實度、彎沉值、回彈模量、膨脹量均能符合《公路瀝青路面設計規(guī)范》(JTG D50-2017)中水泥穩(wěn)定級配碎石基層各項指標要求,是其最佳替代品。
從經(jīng)濟和社會綜合效益來說,鋼渣混合土作為道路基層筑路材料值得大力推廣應用。
二、技術革新成果在本單位實際應用所帶來的經(jīng)濟效益:
僅以馬鋼比歐西氣體有限責任公司矩形停車場為例,該停車場長 46 米,寬 37 米。按照相同基層厚度,經(jīng)過測算,項目使用鋼渣混合土作為道路基層,其施工成本為135366.69元,遠遠低于5%水泥碎石層成本價,兩者成本相差73188.442元。同時,5%鋼渣混合土施工成本價還分別低于傳統(tǒng)道路基層二灰碎石、二灰沙礫、二灰土115319.68元、143486.49、22867.76元。可以看出,鋼渣混合土作為新型道路基層材料在市場中具有較高的經(jīng)濟性,潛在市場巨大,值得進一步推廣。



安徽馬鋼嘉華新型建材有限公司位于長江人頭磯港區(qū),是中國寶武環(huán)境資源科技有限公司旗下專業(yè)從事?;郀t礦渣深加工及貿(mào)易的現(xiàn)代化綠色環(huán)保高新技術企業(yè)。
經(jīng)過10多年的發(fā)展,目前公司年產(chǎn)能420萬噸,已經(jīng)形成粒化高爐礦渣、礦渣微粉、井下礦山充填專用固結劑、鐵粒等四大系列產(chǎn)品。公司生產(chǎn)的S95級粒化高爐礦渣微粉是一種優(yōu)質(zhì)的混凝土摻合料和水泥混合材料,摻有高爐礦渣微粉的混凝土具有水化熱低,抗侵蝕,抗微縮,與鋼筋的結合力強,后期強度高等特點。礦渣微粉作為一種新型“綠色環(huán)保產(chǎn)品”,大量節(jié)約不可再生資源,有效保護了生態(tài)環(huán)境,在國內(nèi)外都得到了廣泛的應用,市場前景十分廣闊。
公司采用擁有自主知識產(chǎn)權的高新技術生產(chǎn)的馬嘉固結劑是一種無熟料、低能耗、和易性能好,膠結性能強的綠色節(jié)能環(huán)保膠凝材料,產(chǎn)品可廣泛應用于鐵礦、銅礦、鉛鋅礦和煤礦等金屬、非金屬井下礦山的膠結充填。用馬嘉固結劑作為膠凝材料的充填體后期強度增長穩(wěn)定,干縮量小,充填體接頂性好。
公司在2018、2019年年榮膺中國建材企業(yè)500強、2018年中國最具成長性建材企業(yè)100強,2019年中國建材和諧企業(yè)。
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