当前世界环境

介绍

我国有关,每年约七百万吨的钢铁和轧制钢管生产,以及考虑到随着生产每吨钢铁、300公斤或一吨渣产生,这二次产品在其他行业的重要性将被揭示。对矿渣在混凝土中的利用进行了科学研究，结果表明，矿渣的粉料可作为水泥的替代材料制成混凝土，矿渣的颗粒形态可作为混凝土中的碎石和轻砂。人们做了大量的研究来寻找将炉渣应用于其他行业的永久解决方案，例如试图改造和中和农业中的酸性土壤(Geiseler)。, 1996), (Torkashvand。也有土木与道路部门的研究人员，利用该材料作为粗组分沥青和道路混凝土，因为其良好的力学性能和价格低廉。当然，钢渣成分中游离石灰含量高，造成了体积不稳定，限制了其用于这一目的(。玉米蛋白Aldin。(Motz et al.， 2001)， (Tsakirdis et al.， 2007)。钢铁工业总会产生一些副产品。炉渣是钢铁工业生产的一种原料。随着世界钢铁产量的不断发展，炉渣产量也在不断增加(Gielen etal .， 2001)，炉渣是一种非金属材料，是金属材料生产过程中的副产品。 Converter slag (BOFS) is a material produced during the refinement of crude steel in the converter. The rate of production is about 20-10% by weight of steel production that due to the continuous production of this material, and lack of consumption, Environmental problems and the accumulation of iron and steel plants has been created (Kourounis et al., 2007), Converter slag or the basic oxygen furnace slag, a waste and by-product produced in the furnace steel converter is non-metallic in nature. In this type of slag during in conversion of pig iron to steel during its bellows oxygen is produced. In Esfahan Steel factory, converter slag produced in the cauldron after cooling crumbles in the local weather station is moved to the ponds converter. The main focus of this research, converter slag, has been under several studies to which some of them will be referred in this paper subsequently. In 2002, a survey of steelmaking slag in Turkey, experiments were performed to replace this type of slag in cement, Based on its results, the best value for the replacement of steel slag of Turkey in cement is up to 30% (Altun et al., 2002), In another research, the converter slag was used as coarse aggregate in road construction, Later it was realized that because of the existence of large amounts of lime stone in slag, uncontrolled expansion has occurred. Due to the utilization of coarse aggregate in the samples great stress that causes cracks and, therefore, were demolished (Jukes et al., 2003), (Heribeert et al., 2004). Then the converter slag was used as filler in concrete. The results showed that the slag granulation improves stability and physical and mechanical properties of concrete, because in this case the phase of this material is more active and Results in the improvement of the stability and strength of concrete. However if, the slag is not granulated it can be used as filler (Mooserberg et al., 2004). In another research, cooled converter slag in air. Research showed that the converter slag of France, the hydraulic properties of this slag is weak and lacks any pozzolanicity (Mahieux et al., 2009). In Iran the converter slag of Esfahan Steel Company is used in the base and sub base road superstructure. The results showed that this slags have good durability and reliability, high toughness, can be used in different climatic conditions and high load capacity and the possibility of their applicability in the construction of the base and sub-base layers, asphalt and concrete pavements, are high (Ameri et al., 2012). The effects of different amounts of slag powder instead of Portland cement on concrete properties were investigated (Karbati Asl., 2012). The results obtained from the experiments showed that replacing approximately 25-15% of slag instead of cement is enough to produce concrete with good performance and satisfactory strength. Moreover, by increasing slag powder instead of Portland cement, slag cement shrinkage and concrete strength made with the slag showed an increase in resisting against the sulfate attack.

然而，在转换器渣中没有进行研究，以进行各种更换值。此外，这种材料与微观SIO的同时效果₂尚未被调查。在本实验研究中，首先在转炉炉渣中替代10% ~ 40%的水泥;然后，在研究了混凝土的性能后，研究了使用5% ~ 15%微sio2的同时效果₂讨论了用10% ~ 40%的矿渣代替水泥。

材料和方法

总

在这项研究中使用的沙子和砾石是由Shahrekord(伊朗)的矿山提供的。材料尺寸适宜，形状连续，细度模块为2.9。砾石级配为4.75 ~ 12.5 mm，吸水率为0.5%。

水泥

使用波特兰水泥类型我，水泥的细度为425（kg / m3）。其物理属性如表1所示。

表1:水泥物理性能 点击此处查看表格

水

实验研究中使用的水来自伊朗的Shahrekord。水的剖面如表2所示。

表2：水景 点击此处查看表格

渣和micro-SiO₂

本研究使用的炉渣为伊斯法罕钢铁公司转炉炉渣。碎渣用颚式破碎机粉碎。在实验室条件下，利用气流磨矿机将废渣磨成渣粉。所得粉末通过75µm(200目)筛进行筛分。的micro-SiO₂含有二氧化硅的粉末形式，平均为93％。水泥和微观SIO的物理和化学性质₂在表3中给出。

表3:微硅材料的物理性能2和渣 点击此处查看表格

超级增塑剂

在本实验研究中，由于采用微二氧化硅和纳米二氧化硅，吸水率高，应使用增塑剂。增塑剂为POWER plastm。增塑剂的特性符合ASTM C 494-81 TYPE f标准。本研究中使用的超级增塑剂的性能为PH为5，颜色为深棕色，比重(g/cm³)为1.20。

混合料配合比设计

测试分为两个阶段。在第一期转炉炉渣中以10、20、30和40%的掺量作为水泥置换量(表4)。在第二期中测量微sio2的相互作用效果₂随转炉炉渣用量增加，微硅用量增加₂在掺量为10、20、30和40%的矿渣中，分别以5、10和15%的比例替代水泥，研究了它们对混凝土的同时影响(表2)。最后，研究了7、28、56和90日龄时的抗压强度、28 d时测定抗弯强度和抗拉强度，28 d时测定吸水率。为了确定抗压强度，使用了立方模(10×10×10 cm)。弯曲强度采用柱形模具(4×4×16 cm)，抗拉强度采用直径为15 cm、高度为30 cm的圆柱形模具。混凝土混合物按照ASTM C192在120升滚筒搅拌机中混合。试验样品被浇铸在钢模具中(立方型、棱柱型和圆柱形模具)，并压实在振动台上。大约24小时后，标本从模具中取出。混凝土试件在20℃的养护槽中养护至测试时间。铸造、压实和固化是根据ASTM c192完成的。对于每种混合物，立方体样品进行了测试，以确定在养护7、28、56和90天时的抗压强度。 Moreover, prismatic and cylindrical samples were tested to determine the flexural strength and tensile strength at 28 days of curing. The Super plasticizer admixture was used in various amounts to maintain the workability of the fresh concrete. The compressive strength for each mixture was obtained from an average of three cubic specimens. A 2000-kN capacity uniaxial compressive testing machine was used to test the specimens. In the nomination, M represents micro-SiO₂，SCO代表转换器渣，在前面写入的数字代表了水泥替换的百分比。

表4:一期混凝土配合比设计(单位:kg/m3) 点击此处查看表格

表5二期混凝土配合比设计(单位:kg/m3) 点击此处查看表格

结果

抗压强度

第一种和第二种试件的抗压强度分别如图1和图2-5所示。从图中可以看出，随着矿渣掺量的增加，试样的抗压强度降低。随着龄期的增加，试样的强度下降幅度减小，证实了转炉炉渣的火山灰性。从图中可以看出，炉渣含量越高的试样，其强度越高。在7天的样品中，BOFS不显示火山灰活性，只是作为填充物。但随着年龄的增加，BOF的火山灰活动开始。当矿渣掺量从10%增加到20%时，7、28、56和90 d抗压强度分别提高了4.61、0.81、1.9和3.6，然后随着矿渣掺量的增加，抗压强度逐渐降低。在Sco30样品中，抗压强度在早期显著下降。当炉渣增加到40%时，可观察到轻微的下降。当炉渣量增加50%时，强度又出现了飞跃。 There was a direct connection between the percentage of growth in strength of concrete and the use of slag resulting from the function of the slag at the older ages and lack of proper functioning at lower ages.

图1：样品的抗压强度 点击这里查看图

对于第二相样品(图2-5)，在所有图中均为微sio₂在所有的百分比和所有的样品中，混凝土的抗压强度都有显著的增长，因此所有的样品都使用了微硅₂具有比包含炉渣的混凝土更高的强度。根据该阶段的图，在所有样品中增加浆料到20％的程度和增加的微型SiO₂，同时，一方面使抗压强度增加，而添加较多的矿渣，另一方面又使强度降低。在这种情况下，抗压强度的最高率是由于使用20%矿渣，5,10和15%微sio2₂．此外，40%矿渣、5、10和15%微sio2的使用强度较低₂．图2至图5显示并比较了微硅氧的不同状态₂与含有炉渣的控制混凝土相比。在7,28,56和90天，在所有情况下，含有5,10和15％微型SiO的样品₂与非微sio2相比，渣的抗压强度更高₂样品。添加微型SIO₂到5%时，抗压强度增加，微sio2的加入量进一步增加₂熔渣（30至40％）最终抗压强度降低。在其他年龄，在所有样品中，含有微型SiO的样品₂与未加微sio2的对照样品相比，其抗压强度增大₂．当渣含量为20%、微sio2含量为10%、微sio2含量为15%时，试样的抗压强度达到最大值₂,分别。7日龄时，通过增加微硅含量₂与非微小SIO相比，所有病例中的10％和15％₂样品在一定程度上具有较高的抗压强度。随着试样年龄的增长，7、28和56的抗压强度均有所增加。在含20%、30%和40%渣的样品中，观察到与上述解释相似的变化。

图2:试样抗压强度(微sio2 + 10%渣) 点击这里查看图

图3:试样的抗压强度(micro - sio2)2和20％的渣） 点击这里查看图

图4：样品的抗压强度（微观SIO2和30%渣) 点击这里查看图

图5:试样的抗压强度(micro - sio2)2和40%渣) 点击这里查看图

抗弯强度

在图6中，将含转炉渣样品的结果作为控制混凝土，并加入微sio2₂可以在弯曲强度看到炉渣。由于图表表示，添加微型SIO₂对含渣试样的抗弯强度降低。添加5%的微sio2₂当添加10%的微sio2时，所有试样在相应的炉渣比例下，强度变化程度约为4%₂掺渣后抗弯强度降低，但强度降低。然而，样品中含有15%的微sio2₂在含有10％炉渣的样品中，弯曲强度的增长2％。图中的重要点是含有微型SiO的样品₂在没有任何添加剂的情况下，与控制混凝土相比，在一个特定的阶段显示强度的降低。含渣量为40%的试样抗弯强度最小。

图6:试件抗弯强度 点击这里查看图

抗拉强度

图7显示了micro- sio2的组合₂含转炉渣的样品比含转炉渣的样品效果好。在特定百分比的微硅₂，例如5％的微型SiO₂，随着渣量的增加，抗拉强度降低。抗拉强度最大值为10%转炉渣使用时的抗拉强度，最小值为40%转炉渣使用时的抗拉强度₂对于炉渣，样品在相应的龄期和百分比中，含10%和20%转炉炉渣的样品分别增加了13和17%。当矿渣掺量为30%时，抗拉强度降低约1%，当矿渣掺量为40%时，抗拉强度提高约18%。

图7:试样的拉伸强度 点击这里查看图

水吸收

吸水率是另一个测量的参数。吸水率较好地反映了混凝土的孔隙状况。对28天的样品进行吸水试验。吸水过程表明，在含10% ~ 20%渣的样品中，吸水率下降，含40%渣的样品吸水率较含30%渣的样品略有下降，含50%渣的样品吸水率达到2.49%。一般来说，在混凝土中使用矿渣对吸水率有积极的影响。如图8所示，在包含micro-SiO的示例中₂，通过增加微硅₂除微sio2含量为15%的样品外，与对照样品相比，在相应的炉渣百分比中吸水率有所增加₂10％和20％的渣。与对照混凝土相比，样品，M5SCO10，M5SCO20，M5SCO30和M5SCO40分别在相应的炉渣百分比中具有17.54,9.25,28和30.43％的吸水性。M10SCO10，M10SCO20，M10SCO30和M10SCO40样品与对照混凝土相应的SLAG -9.47,48.14,36.16和42.29％的对照混凝土相比，分别具有吸水性变化。通过添加微型SiO₂当矿渣含量为15%时，吸水率分别为10%和20%左右;当矿渣含量为30%和40%时，吸水率与对照混凝土相近。

图8:样品的吸水率 点击这里查看图

讨论

通过实验，得到如下结果:

由于含20%矿渣的试样的适当强度，在其90天的强度近似等于对照试样，因此使用这种材料可以作为这些百分比的水泥的完美替代品。当矿渣用量为30%时，混凝土强度降低了10%左右，与水泥用量为30%相比，强度几乎可以忽略不计。看来这种材料在40%以上的范围内使用，最终会产生良好的强度。

使用转换器炉渣的样品吸水率降低。含有20％炉渣的样品的降低高于其他样品，与对照混凝土相比，吸水率降低约5.13％。而且，通过增加渣量，吸水率降低停止它开始增加。

微硅的使用₂加渣后，对提高强度、降低吸水率有显著效果。也就是说，通过增加炉渣，微sio2的影响较高₂所示。在样品中通过较低的炉渣百分比，微sio2₂对力量的发展影响较小。

根据转换器的浪费浪费，炉渣的唯一成本是与收集和铣削有关的费用，在批量生产的情况下，转换器的生产成本远远低于水泥生产的成本。

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