【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、郭衛東、陳忠華
在鋼鐵冶金工業快速發展中伴隨著鋼渣、尾礦渣等固廢的大量排放,對環境造成嚴重污染。鋼渣具有活性高、強度高、硬度大、可壓縮度小等諸多優點,同時鋼渣中存在一定含量的游離氧化鈣(f-CaO),將未經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。現階段,我國冶金企業對于鋼渣的安定性處理以長時間堆置陳化來實現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,又嚴重污染環境。隨著國家環保政策的趨嚴,鋼渣的資源化綜合利用已成為鋼鐵工業可持續發展的主要任務。
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,極大地促進生態環境改善與保護。
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律,給出滿足城市道路和公路路基設計規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《公路土工試驗規程》規定,開展合理拌制下鋼渣混合土承載比、水穩定性、回彈模量等室內室外土工試驗和現場道路施工研究,進行成本分析,得到相關設計、施工參數。
一、技術革新成果在本單位的實際應用所帶來的技術、環保效益:
本項目已經在馬鋼比歐西氣體有限責任公司停車場與一段廠區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量檢測,結果表明:
鋼渣混合土施工工藝較為簡捷,能夠現場進行原料的摻拌,節約工期,同時對于場地環境要求較小,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現,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范》(JTG D50-2017)中水泥穩定級配碎石基層各項指標要求,是其最佳替代品。
從經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??梢钥闯觯撛旌贤磷鳛樾滦偷缆坊鶎硬牧显谑袌鲋芯哂休^高的經濟性,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,是中國寶武環境資源科技有限公司旗下專業從事?;郀t礦渣深加工及貿易的現代化綠色環保高新技術企業。
經過10多年的發展,目前公司年產能420萬噸,已經形成?;郀t礦渣、礦渣微粉、井下礦山充填專用固結劑、鐵粒等四大系列產品。公司生產的S95級?;郀t礦渣微粉是一種優質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“綠色環保產品”,大量節約不可再生資源,有效保護了生態環境,在國內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權的高新技術生產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能環保膠凝材料,產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500強、2018年中國最具成長性建材企業100強,2019年中國建材和諧企業。
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