CN101082619A - 代砂用钢渣砂安定性的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种代砂用钢渣砂的安定性检测方法，通过对代砂用钢渣砂的水泥试件的压蒸试验，在试件外观合格的前提下，进一步根据试件压蒸前后的强度变化，对代砂用钢渣砂的安定性进行评价，其步骤为：(1)试件制备；(2)压蒸试验，将试块置入压蒸釜内，在1.0±0.05MPa的压力(相当于釜内蒸汽温度为185℃)下保持6h以上；(3)压蒸前、后抗压强度试验；(4)结果计算与评定。本发明可定量检测代砂用钢渣砂的安定性，从而确定钢渣砂的安全代砂率，为钢渣砂的开发利用提供安全可靠的依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢厂固体废弃资源的利用，具体指代砂用钢渣砂的安定性的检测方法。
背景技术
钢渣是钢厂生产过程中产生的主要废渣之一，其排放量约占钢产量的15-20％，数量非常巨大，对钢渣的综合利用无论在资源利用还是在节约能源及保护环境等方面都有着重要的意义。近年来科技工作者正在积极探索钢渣新的综合利用途径，例如将磨细的钢渣粉用于水泥中制成钢渣矿渣水泥，或将钢渣加工成细集料用于混凝土中，或代替部分甚至全部黄砂用于水泥砂浆中。但由于炼钢工艺和钢渣处理工艺的不同，钢渣的成份和性能差异较大，特别是钢渣砂中含有一定量的游离氧化钙，在遇水后期会因化学反应产生体积膨胀甚至崩裂，导致制件的强度降低，即存在钢渣砂安定性不良的问题，制约了钢渣砂的进一步利用。
目前对钢渣砂安定性的检测还没有相关的国家标准或行业标准。GB13590-92《钢渣矿渣水泥》规定对钢渣矿渣水泥的安定性采用GB1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》中的雷氏夹沸煮法或试饼沸煮法进行检测。
所谓雷氏夹沸煮法是将水泥按标准稠度用水量分别制成净浆，将净浆装满雷氏夹带夹养护24+2h后放在沸煮箱内加热至沸腾，并恒温3h±5min，然后放掉箱中热水，待箱温降至室温时，取出试件，测量雷氏夹的膨胀值(即煮后试件雷氏夹指针尖端间增加的距离)，膨胀值不大于5mm时为安定性合格，反之为不合格。
所谓试饼沸煮法是将水泥按标准稠度用水量分别制成净浆后做成直径70-80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，经24±2h养护后放入沸煮箱内加热至沸腾，并恒温3h±5min，然后放掉箱中热水，待箱温降至室温时，取出试件，经肉眼观察末发现裂纹、用直尺检查无弯曲时为安定性合格，反之为不合格。
但发明人通过采用沸煮法和压蒸法(1.0MPa，6h)对用宝钢转炉水淬渣、转炉滚筒渣和电炉钢渣制成的钢渣砂砂浆试件分别进行对比试验发现，用二种不同的方法进行安定性检测，有并不完全相同的结果。如对代砂率为0、15％、20％、30％、40％的转炉水淬渣砂为例进行对比试验，当采用雷氏夹沸煮法试验时，代砂率小于30％时，安定性均合格；而经1.0MPa，6h的压蒸试验后，除代砂率为0和15％的试件无破碎和开裂外，其余试件压蒸后均呈颗粒状粉末或粉末状。由此可见，以沸煮法来评价代砂用钢渣砂的安定性的可信度不足。进一步研究发现，仅以肉眼观察试件表面有无裂纹和变形，也较难客观地判断安定性是否良好。因为有的试件压蒸后从外观看并无裂纹或变形，但因体积膨胀其内部已产生裂缝，并导致试件强度下降。所以有必要建立一种新的代砂用钢渣砂安定性检测方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种代砂用钢渣砂安定性的检测方法，通过对代砂用钢渣砂的水泥试件的压蒸试验，在试件外观合格的前提下，进一步根据试件压蒸前后的强度变化，对代砂用钢渣砂的安定性进行评价。
本发明的一种代砂用钢渣砂的安定性检测方法，其步骤为：
1.试件制备
(1)将同批粒径小于5mm的待测钢渣砂根据不同的钢渣砂代砂率与黄砂均匀混合成细骨料。
(2)按质量比，将1份强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥、3份上述细骨料和半份水拌和，制成3条规格为40mm×40mm×160mm的棱柱体的试件，然后将试件带模放入养护箱养护24d±3h后取出脱模，然后放入水槽中养护27d±8h，至试件龄期满28d±8h。试件龄期从水泥加水搅拌开始时算起。
(3)用电动抗折试验机分别将3条试件棱柱体从长度中心折断成2块试块，每条试件中的一块用于压蒸前的抗压强度试验，另一块用于压蒸后的抗压强度试验。
2、压蒸试验
(1)压蒸：将用于压蒸的3块试块置入压蒸釜内，在1.0±0.05MPa的压力(相当于釜内蒸汽温度为185℃)下保持6h以上，然后卸压、降温，待降至室温后取出试块。
(2)外观检查：用肉眼观察压蒸后的试块外观有无裂纹或严重变形，如3块试块中有任1块出现裂纹或严重变形，则判该代砂率的钢渣砂批安定性不合格，不再进行步骤3的强度对比试验；如所有试件外观检查均合格，则进行步骤3的强度对比试验。
3、压蒸前、后抗压强度试验：
(1)压蒸前强度试验：取3块未压蒸的棱柱体试块，分别在抗压试验机上进行抗压强度试验，并记录3块试件的压蒸前抗压强度值。
(2)压蒸后强度试验：取3块经压蒸试验的棱柱体试块，分别在抗压试验机上进行抗压强度试验，记录3块试件的压蒸后抗压强度值。
4.结果计算与评定
(1)试件压蒸后和压蒸前的强度比计算
按下式分别计算每一试件压蒸后和压蒸前的强度比，计算结果精确至1％：
Pr＝(R/R0)×100％ (式1)
式中：Pr-试件压蒸后和压蒸前的强度比，％；
R-试件压蒸后的强度，MPa；
R0-试件压蒸前的强度，MPa。
(2)结果判定
当3条试件的强度比(Pr)都≥95％时，判定该代砂率的钢渣砂批安定性合格，反之为不合格。
本发明的检测方法，是在饱和水蒸气条件下提高温度和压力使钢渣砂中的游离氧化钙在较短的时间内绝大部分水化，使其体积膨胀提前表现出来，如果膨胀过大试件产生裂纹和变形，导致试件强度下降。本发明通过在1.0MPa压力下、6h和8h压蒸对比试验，证明6h压蒸与8h压蒸的结果相同，表明采用1.0MPa压力压蒸6h得出的结果是安全可靠的。
本发明的有益效果在于：可定量检测代砂用钢渣砂的安定性，从而确定钢渣砂的安全代砂率，为钢渣砂的开发利用提供安全可靠的依据。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
称取黄砂750g、同批粒径小于5mm的滚筒钢渣砂750g均匀混合成细骨料。称取水泥500g与上述细骨料及250g水均匀拌和，装入三联试模中制成3条规格为40mm×40mm×160mm的棱柱体试件。将试件带模放入养护箱养护24d±3h后取出脱模，然后放入水槽中养护27d+8h，至试件龄期满28d±8h。用电动抗折试验机分别将3条试件从长度中心折断成2块棱柱体，一块用于压蒸前的抗压强度试验，另一块用于压蒸后的抗压强度试验，共3对。将用于压蒸的3块试块置入压蒸釜内，在1.0±0.05MPa的压力(相当于釜内蒸汽温度为185℃)下保持6h以上，然后卸压、降温，待降至室温后取出试块。用肉眼观察压蒸后的试块外观无裂纹或严重变形，所有试件外观检查均合格。取3块未压蒸的棱柱体试块，分别在抗压试验机上进行抗压强度试验，并记录3块试件的压蒸前抗压强度值；取3块经压蒸试验的棱柱体试块，分别在抗压试验机上进行抗压强度试验，记录3块试件的压蒸后抗压强度值。将试验结果填入表1，按式1计算强度比，由于3条试件的强度比均大于95％，因此判定代砂率为50％的该钢渣砂批安定性合格。
表1
| 试件编号 | 抗压强度 MPa | 强度比(Pr)％ | 评价 | |
| 压蒸后(R) | 压蒸前(R0) | |||
| 1 | 19.5 | 18.9 | 103 | 合格 |
| 2 | 20.2 | 19.1 | 106 | 合格 |
| 3 | 21.4 | 19.0 | 112 | 合格 |
| 综合评价：代砂率为50％的该钢渣砂批安定性合格 | ||||
实施例2：按胶砂比1∶3、钢渣砂代砂率100％的配比，称取500g水泥、1500g滚筒钢渣砂和250g水均匀拌和，装入三联试模中制成3条规格为40mm×40mm×160mm的棱柱体试件，然后按实施例1的方法进行试件养护和安定性检测。试验结果见表2，由于3号试件的强度比＜95％，所以代砂率为100％的该钢渣砂批安定性不合格。
表2
| 试件编号 | 抗压强度 MPa | 强度比％ | 评价 | |
| 压蒸后 | 压蒸前 | |||
| 1 | 26.2 | 25.0 | 105 | 合格 |
| 2 | 25.8 | 24.1 | 106 | 合格 |
| 3 | 26.4 | 26.3 | 93 | 不合格 |
| 综合评价：代砂率为100％的该钢渣砂批安定性不合格 | ||||
实施例3：按胶砂比1∶3、钢渣砂代砂率100％的配比，称取500g水泥、1500g电炉钢渣砂和250g水均匀拌和，装入三联试模中制成3条规格为40mm×40mm×160mm的棱柱体试件，然后按实施例1的方法进行试件养护和安定性检测。试验结果见表2，由于3条试件的强度比均大于95％，因此判定代砂率为100％的该钢渣砂批安定性合格。
表2
| 试件编号 | 抗压强度 MPa | 强度比％ | 评价 | |
| 压蒸后 | 压蒸前 | |||
| 1 | 25.0 | 23.4 | 107 | 合格 |
| 2 | 25.3 | 24.7 | 102 | 合格 |
| 3 | 22.8 | 22.2 | 103 | 合格 |
| 综合评价：代砂率为100％的该钢渣砂批安定性合格 | ||||
Claims (1)
1.一种代砂用钢渣砂的安定性检测方法，其步骤为：
步骤1：试件制备
(1)将同批粒径小于5mm的待测钢渣砂根据不同的钢渣砂代砂率与黄砂均匀混合成细骨料。
(2)按质量比，将1份强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥、3份上述细骨料和半份水拌和，制成3条规格为40mm×40mm×160mm的棱柱体的试件，然后将试件带模放入养护箱养护24d±3h后取出脱模，然后放入水槽中养护27d±8h，至试件龄期满28d±8h。试件龄期从水泥加水搅拌开始时算起。
(3)用电动抗折试验机分别将3条试件棱柱体从长度中心折断成2块试块，每条试件中的一块用于压蒸前的抗压强度试验，另一块用于压蒸后的抗压强度试验。
步骤2：压蒸试验
(1)压蒸：将用于压蒸的3块试块置入压蒸釜内，在1.0±0.05MPa的压力(相当于釜内蒸汽温度为185℃)下保持6h以上，然后卸压、降温，待降至室温后取出试块。
(2)外观检查：用肉眼观察压蒸后的试块外观有无裂纹或严重变形，如3块试块中有任1块出现裂纹或严重变形，则判该代砂率的钢渣砂批安定性不合格，不再进行步骤3的强度对比试验；如所有试件外观检查均合格，则进行步骤3的强度对比试验。
步骤3：压蒸前、后抗压强度试验
(1)压蒸前强度试验：取3块未压蒸的棱柱体试块，分别在抗压试验机上进行抗压强度试验，并记录3块试件的压蒸前抗压强度值。
(2)压蒸后强度试验：取3块经压蒸试验的棱柱体试块，分别在抗压试验机上进行抗压强度试验，记录3块试件的压蒸后抗压强度值。
步骤4：结果计算与评定
(1)试件压蒸后和压蒸前的强度比计算
按下式分别计算每一试件压蒸后和压蒸前的强度比，计算结果精确至1％：
Pr＝(R/R0)×100％ (式1)
式中：Pr——试件压蒸后和压蒸前的强度比，％；
R——试件压蒸后的强度，MPa；
R0——试件压蒸前的强度，MPa。
(2)结果判定
当3条试件的强度比(Pr)都≥95％时，判定该代砂率的钢渣砂批安定性合格，反之为不合格。
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