利用转炉钢渣成功制备了两种钢尾渣-矿渣绿色人工鱼礁混凝土,即少熟料高强人工鱼礁混凝土、极低水泥熟料人工鱼礁混凝土。
少熟料高强人工鱼混凝土标准养护条件下3天、28天抗压强度分别可达53.2MPa、82.8 MPa。极低水泥熟料人工鱼礁混凝土胶凝材料中水泥熟料掺量可以降低至胶凝材料总量的1%。胶凝材料用量为350.0 kg/m3的极低水泥熟料人工鱼礁混凝土标准养护3天、28天抗压强度仍可达17.9MPa、33.9 MPa。并通过“潜在生态危害指数法”对钢尾渣-矿渣绿色人工鱼礁混凝土重金属潜在生态危害风险评估。
主要研究内容
(1)低成本低水泥钢渣人工鱼礁混凝土技术研究
项目通过研究各种原料配比及粒级配合对人工鱼礁强度性能影响试验,钢渣绿色人工鱼礁混凝土在人工海水中强度变化试验、人工鱼礁混凝土耐侵蚀试验、碳化对抗压强度影响试验以及人工鱼礁混凝土的收缩试验,研究钢渣绿色人工鱼礁混凝土的耐久性、表面pH值变化特性以及钢渣色人工鱼礁混凝土海洋环境相容性;通过现代科学分析方法,研究钢渣人工鱼礁的低成本生产技术。重点对低成本低水泥钢渣人工鱼礁混凝土进行深入研究与应用推广。
(2)钢渣少熟料超高强人工鱼礁混凝土技术研究
钢渣绿色人工鱼礁混凝土专用胶凝材料采用大量磨细的钢尾渣、矿渣,同时采用少量的水泥熟料和脱硫石膏。胶凝材料的制备过程中紧密结合冶金渣活性激发理论,采用现代数学灰色关联分析方法,分析钢渣、矿渣粒度分布对胶凝材料抗压强度影响;根据活性因子理论分析胶凝材料中钢尾渣掺量与抗压强度之间关系。根据füller最紧密堆积原理和绿色高性能混凝土理论,选取合理级配的钢尾渣组成人工鱼礁混凝土骨料。在钢渣绿色人工鱼礁混凝土成功制备的基础上,对其进行常规性能、耐久性能、海洋环境相容性的研究,并利用微观检测手段对混凝土微观结构进行研究。最终将钢渣少熟料超高强人工鱼礁混凝土技术推广应用并建立产业化示范生产基地。
(3)钢渣绿色人工鱼礁混凝土生态评价技术研究
人工鱼礁混凝土不仅需要具有良好的耐久性,而且应具有良好的海洋环境相容性,即既能够满足诱鱼、改善海洋生态系统的要求,又不会造成海洋环境的污染和危害。主要对海水中钢渣人工鱼礁混凝土表面pH值特性分析,碳化对钢渣人工鱼礁混凝土表面pH值影响进行分析研究。利用潜在生态危害指数法从重金属对海洋生物的毒性角度出发,对汞(Hg)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)进行评价,通过对海洋沉积物质(投放物)中重金属含量和背景值的比较、计算、评估,给出钢渣人工鱼礁混凝土重金属海洋生态风险评价,并通过实际海洋投放效果进行跟踪调查研究。
考核指标
(1)低成本低水泥人工鱼礁混凝土胶凝材料中水泥熟料掺量降低至胶凝材料总量的1%,钢渣掺量达到混凝土总重的30%以上。胶凝材料用量为350.0 kg/m3的低水泥熟料人工鱼礁混凝土28天抗压强度达到30 MPa以上。
(2)钢渣少熟料超高强人工鱼混凝土28天抗压强度达到80 MPa以上,混凝土中的粗、细骨料均有钢渣充当,钢渣微粉在胶凝材料所占比例达到10%以上。
(3)所生产的钢渣人工鱼礁混凝土具有优良的耐久性和较好的海洋环境相容性。
(4)形成一套完整的钢渣人工鱼礁的生产技术,建立1条示范生产线,在沿海地区大范围推广应用。
(3)项目结束时形成20万吨/年的钢渣消纳能力。
主要创新点
(1)创造性的利用钢渣、矿渣等冶金渣生产绿色人工鱼礁混凝土,固废掺加量达到96%以上,水泥熟料的加入量最低减少至1%,极大的降低了人工鱼礁混凝土的生产成本。
(2)钢渣少熟料高强人工鱼礁混凝土28天抗压强度可达82.8 MPa,人工海水浸泡240天抗压强度达到了96.2 MPa,人工鱼礁混凝土固废利用率达98.7%;低成本低水泥熟料人工鱼礁混凝土28天抗压强度可达43.5 MPa,人工海水浸泡240天抗压强度达到了60.1 MPa,固废利用率达99.8%。
(3)少熟料超高强人工鱼礁混凝土、低成本低水泥熟料人工鱼礁混凝土具有优良的耐侵蚀性能;抗收缩性能优于普通水泥、砂石人工鱼礁混凝土,海水中人工鱼礁混凝土强度稳定;碳化能够显著降低人工鱼礁混凝土表面pH值,但不会造成人工鱼礁混凝土抗压强度大幅度下降。