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技術(shù)革新獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果展示
【革新獎(jiǎng)2019】二等獎(jiǎng):鋼渣-礦渣混合土體路用性能關(guān)鍵技術(shù)研究
時(shí)間:2020-08-19    來(lái)源:中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)    分享:
2019年度“北京凱盛優(yōu)科房屋杯”混凝土與水泥制品行業(yè)技術(shù)革新獎(jiǎng)項(xiàng)目展示 二等獎(jiǎng)項(xiàng)目(技術(shù)開發(fā)類):鋼渣-礦渣混合土體路用性能關(guān)鍵技術(shù)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(xué)建筑工程學(xué)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

項(xiàng)目概況

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(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。鋼渣具有活性高、強(qiáng)度高、硬度大、可壓縮度小等諸多優(yōu)點(diǎn),同時(shí)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(yīng)用于道路工程中,會(huì)引起道路的鼓包、開裂。現(xiàn)階段,我國(guó)冶金企業(yè)對(duì)于鋼渣的安定性處理以長(zhǎng)時(shí)間堆置陳化來(lái)實(shí)現(xiàn)f-CaO的自然降解,需時(shí)較長(zhǎng)、效率低下,既占用大量土地資源管理,又嚴(yán)重污染環(huán)境。隨著國(guó)家環(huán)保政策的趨嚴(yán),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(wù)。

本項(xiàng)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(qiáng)度高、性能良好的新型道路基層材料—鋼渣混合土,實(shí)現(xiàn)了礦渣微粉在道路工程中的直接大宗應(yīng)用,有效解決了冶金固廢鋼渣資源化應(yīng)用問(wèn)題,極大地促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改善與保護(hù)。

項(xiàng)目完成單位首先對(duì)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(duì)取樣廢鋼渣礦相組成、水化活性及土壤顆粒物化進(jìn)行分析和研究,探討礦渣微粉對(duì)鋼渣抑脹、土體固化及其復(fù)合作用機(jī)理;對(duì)鋼渣-礦渣微粉-土-固化劑耦合作用機(jī)理進(jìn)行研究,探尋復(fù)合摻量下鋼渣混合土強(qiáng)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(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)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(yàn)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(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)道路施工研究,進(jìn)行成本分析,得到相關(guān)設(shè)計(jì)、施工參數(shù)。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
一、方法創(chuàng)新、制備技術(shù)創(chuàng)新:首次提出采用土體固化與鋼渣強(qiáng)化土體復(fù)合作用制備高性能、低成本路基填料,解決了鋼渣、礦渣微粉等固廢大宗利用較為困難的問(wèn)題。
二、應(yīng)用創(chuàng)新、路基結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:合理制備的鋼渣混合土路基強(qiáng)度可達(dá)10MPa左右,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)路基土包括水穩(wěn)強(qiáng)度,且具有早強(qiáng)特性;膨脹率遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的2%要求;可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)多組份材料相同,摻拌比例不同配制路基斷面分層強(qiáng)度,使其應(yīng)用于除路面結(jié)構(gòu)層之外全部路基層,減少施工備料范圍,減少施工所需準(zhǔn)備的不同器械具,簡(jiǎn)化施工方式。
三、施工工藝創(chuàng)新:多摻料混合拌制土體施工工藝簡(jiǎn)單,對(duì)摻料土要求低于傳統(tǒng)灰土路基,可視場(chǎng)地開挖狀況酌情利用場(chǎng)地原狀土,減少土方外排內(nèi)運(yùn),降低工程運(yùn)輸成本。
應(yīng)用效果

一、技術(shù)革新成果在本單位的實(shí)際應(yīng)用所帶來(lái)的技術(shù)、環(huán)保效益:

本項(xiàng)目已經(jīng)在馬鋼比歐西氣體有限責(zé)任公司停車場(chǎng)與一段廠區(qū)道路進(jìn)行了具體施工,對(duì)鋼渣混合土基層施工工藝及對(duì)基層質(zhì)量檢測(cè),結(jié)果表明:

鋼渣混合土施工工藝較為簡(jiǎn)捷,能夠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原料的摻拌,節(jié)約工期,同時(shí)對(duì)于場(chǎng)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(shí)間,避免鋼渣混合土因制備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致強(qiáng)度下降的情況。同時(shí),須嚴(yán)格控制鋼渣混合土的最終含水量,防止水量過(guò)多而造成整體效果下降。

在對(duì)鋼渣混合土基層進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),其整體壓實(shí)度、彎沉值、回彈模量、膨脹量均能符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)中水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層各項(xiàng)指標(biāo)要求,是其最佳替代品。

從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)綜合效益來(lái)說(shuō),鋼渣混合土作為道路基層筑路材料值得大力推廣應(yīng)用。

二、技術(shù)革新成果在本單位實(shí)際應(yīng)用所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益:

僅以馬鋼比歐西氣體有限責(zé)任公司矩形停車場(chǎng)為例,該停車場(chǎng)長(zhǎng) 46 米,寬 37 米。按照相同基層厚度,經(jīng)過(guò)測(cè)算,項(xiàng)目使用鋼渣混合土作為道路基層,其施工成本為135366.69元,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5%水泥碎石層成本價(jià),兩者成本相差73188.442元。同時(shí),5%鋼渣混合土施工成本價(jià)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??梢钥闯?,鋼渣混合土作為新型道路基層材料在市場(chǎng)中具有較高的經(jīng)濟(jì)性,潛在市場(chǎng)巨大,值得進(jìn)一步推廣。 

馬鋼比歐西氣體有限責(zé)任公司停車場(chǎng)項(xiàng)目施工流程照片

企業(yè)介紹

安徽馬鋼嘉華新型建材有限公司位于長(zhǎng)江人頭磯港區(qū),是中國(guó)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(shù)企業(yè)。

經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展,目前公司年產(chǎn)能420萬(wàn)噸,已經(jīng)形成?;郀t礦渣、礦渣微粉、井下礦山充填專用固結(jié)劑、鐵粒等四大系列產(chǎn)品。公司生產(chǎn)的S95級(jí)?;郀t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(jié)合力強(qiáng),后期強(qiáng)度高等特點(diǎn)。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(hù)了生態(tài)環(huán)境,在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用,市場(chǎng)前景十分廣闊。

公司采用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)生產(chǎn)的馬嘉固結(jié)劑是一種無(wú)熟料、低能耗、和易性能好,膠結(jié)性能強(qiáng)的綠色節(jié)能環(huán)保膠凝材料,產(chǎn)品可廣泛應(yīng)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(jié)充填。用馬嘉固結(jié)劑作為膠凝材料的充填體后期強(qiáng)度增長(zhǎng)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(guó)建材企業(yè)500強(qiáng)、2018年中國(guó)最具成長(zhǎng)性建材企業(yè)100強(qiáng),2019年中國(guó)建材和諧企業(yè)。



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