CN109596815B - 一种钢渣陈化优劣的评价方法及试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣陈化优劣的评价方法及试验装置，包括以下步骤；步骤1，选取若干组相同粒度分布的钢渣；步骤2，对每组钢渣进行浸水膨胀率的检测；步骤3，将每组钢渣分别置于不同温度、湿度和/或风速的条件下进行陈化；步骤4，检测每组陈化后钢渣的浸水膨胀率；步骤5，通过陈化前和陈化后钢渣的浸水膨胀率，得到每组钢渣的浸水膨胀率的变化率；步骤6，根据每组钢渣的浸水膨胀率的变化率的大小，判断陈化后钢渣质量，数值越大，钢渣质量越好。通过对比试验对陈化后的钢渣进行质量优劣的评价，从而判断出最优化的钢渣陈化生产工艺。

Description

一种钢渣陈化优劣的评价方法及试验装置

技术领域

本发明属于道路材料试验领域，涉及一种钢渣陈化优劣的评价方法及试验装置。

背景技术

钢渣作为一种工业废渣，其具有良好道路工程技术性质，可以替代石料作为沥青混合料的集料，同时在环保方面又具有积极的意义。未经处理的钢渣一般含生石灰(CaO)。生石灰遇水发生水合反应，出现体积膨胀，因此钢渣需要经过陈化处理后才能用于路基材料。而我国的钢渣传统处理工艺分为热泼法、钢渣热焖法和风淬法，效率低，处理周期相对较长；工艺设备复杂，操作人员多，在生产出陈化后钢渣的成品，无法判断成品的优劣，只能通过后期路基的使用效果进行判断。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钢渣陈化优劣的评价方法及试验装置，能够通过对比试验对陈化后的钢渣进行质量优劣的评价，从而判断出最优化的钢渣陈化生产工艺。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钢渣陈化优劣的评价方法，包括以下步骤；

步骤1，选取若干相同粒度分布的钢渣；

步骤2，对每组钢渣进行浸水膨胀率的检测；

步骤3，将每组钢渣分别置于不同温度、湿度和/或风速的条件下进行陈化；

步骤4，检测每组陈化后钢渣的浸水膨胀率；

步骤5，通过陈化前和陈化后钢渣的浸水膨胀率，得到每组钢渣的浸水膨胀率的变化率

其中，A为钢渣的浸水膨胀率的变化率，γ₁为陈化前钢渣的浸水膨胀率，γ₂为陈化后钢渣的浸水膨胀率；

步骤6，根据每组钢渣的浸水膨胀率的变化率的大小，判断陈化后钢渣质量，数值越大，钢渣质量越好。

优选的，陈化后钢渣的浸水膨胀率

γ₂＝γ₁×β

其中β为浸水膨胀率的环境影响系数。

进一步，陈化后钢渣的浸水膨胀率

γ₂＝γ₁×β₁×β₂×β₃

其中，β₁为浸水膨胀率的温度影响系数，β₂为浸水膨胀率的湿度影响系数，β₃为浸水膨胀率的风速影响系数。

再进一步，根据公式得浸水膨胀率的温度、湿度和风速影响系数分别为

β₁＝T^-0.096

β₂＝1.5×δ

β₃＝0.06×ω+0.01

其中，T为温度，δ为湿度，ω为风速。

优选的，温度通过温度控制器控制加热棒进行调整，湿度通过湿度控制器控制加湿器进行调整，风速通过风速控制器控制风机进行调整。

优选的，步骤3中，陈化时间为两小时。

一种钢渣陈化的试验装置，包括箱体、恒温水浴箱、浸水膨胀率测定装置和处理器；

箱体正面设置有箱门，恒温水浴箱和浸水膨胀率测定装置设置在箱体的内腔中，恒温水浴箱位于浸水膨胀率测定装置的下方，顶部打开，恒温水浴箱高度不小于浸水膨胀率测定装置的高度；浸水膨胀率测定装置连接有升降装置，升降方向为竖直方向，升降装置连接有电机；浸水膨胀率测定装置设置有电子百分表，电子百分表的输出端连接有存储器的输入端，恒温水浴箱的输入端、电子百分表的输入端和电机的信号输入端均与处理器的输出端连接，存储器与处理器交互连接；

恒温水浴箱和浸水膨胀率测定装置设置在箱体内腔的一侧，箱体内部设置有加热棒、加湿器、风机、温度控制器、湿度控制器和风速控制器，加热棒的输入端与温度控制器的输出端连接，加湿器的输入端与湿度控制器的输出端连接，风机的输入端与风速控制器的输出端连接。

优选的，箱体内腔的顶部水平设置有滑轨，滑轨位于恒温水浴箱上方，升降装置与滑轨滑动连接。

优选的，升降装置设置在浸水膨胀率测定装置的顶部，升降装置的升降杆与浸水膨胀率测定装置的顶部连接。

优选的，升降装置采用液压升降装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过选取若干钢渣作为试样，测试不同环境下，对钢渣陈化的影响, 通过对陈化前后的钢渣浸水膨胀率的测试，提出了浸水膨胀率的变化率这一新的概念，并通过计算出每个试样的浸水膨胀率的变化率数据，根据数据大小就能判断出各式样间的相对优劣，从而选出最优化的生产工艺，本方法适用于各种陈化工艺，节省了生产效率与人力和财力资源。

进一步，通过将浸水膨胀率测定装置与恒温水浴箱设置在箱体一侧，另一侧可将钢渣平铺，并且在箱体内部设置有加热棒、加湿器和风机，进行陈化试验，能够对陈化试验进行温度、湿度和风速的控制，从而能进行钢渣在不同环境下的陈化对比试验，通过将浸水膨胀率测定装置与升降机构连接，下方设置有恒温水浴箱，采用处理器控制浸水膨胀率测定装置下降至恒温水浴箱中，并且设定时间使电子百分表进行测量，并将数据存储至存储器中，从而对陈化前后的钢渣进行浸水膨胀率检测，试验人员对存储器中的数据进行分析计算，便能够得出钢渣的浸水膨胀率，极大的节省了试验人员的时间，节省人力资源，降低了人为误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1-箱体；2-恒温水浴箱；3-浸水膨胀率测定装置；4-升降装置；5-电子百分表；6-滑轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，将浸水膨胀率的检测和钢渣的陈化放置在箱体1中，将整个检测过程转移到了封闭环境中，减少了环境对检测的影响，并且可以对陈化过程中的环境因素进行控制，检测装置包括箱体1、恒温水浴箱2、浸水膨胀率测定装置3、处理器、加热棒、加湿器和风机。

箱体1正面设置有箱门，恒温水浴箱2和浸水膨胀率测定装置3设置在箱体 1的内腔中，恒温水浴箱2位于浸水膨胀率测定装置3的下方，顶部打开，恒温水浴箱2高度不小于浸水膨胀率测定装置3的高度；浸水膨胀率测定装置3连接有升降装置4，升降方向为竖直方向，升降装置4连接有电机，本实施例优选的升降装置4采用液压升降装置，电机控制升降装置4带动浸水膨胀率测定装置3 进行上升或下降，需要浸水时，下降至恒温水浴箱2中，不需要浸水时，上升至恒温水浴箱2上方。

箱体1内腔的顶部水平设置有滑轨6，滑轨6位于恒温水浴箱2上方，升降装置4与滑轨6滑动连接，将升降装置4连接在滑轨6上，使浸水膨胀率测定装置3能够沿滑轨6进行移动，方便浸水膨胀率测定装置3的拆卸与安装。

恒温水浴箱2和浸水膨胀率测定装置3设置在箱体1内腔的一侧，另一侧未设置有部件，可用于钢渣的陈化，在钢渣的浸水膨胀率检测完毕后，可以直接将钢渣平铺，进行陈化，并且可以对钢渣的陈化进行各项试验，在箱体1内部安装有加热棒、加湿器、风机、温度控制器、湿度控制器和风速控制器，加热棒的输入端与温度控制器的输出端连接，加湿器的输入端与湿度控制器的输出端连接，风机的输入端与风速控制器的输出端连接，能够对陈化试验进行温度、湿度和风速的控制，从而能进行钢渣在不同环境下的陈化对比试验，对钢渣的陈化效果进行比对。

浸水膨胀率测定装置3设置有电子百分表5，电子百分表5的输出端连接有存储器的输入端，恒温水浴箱2的输入端、电子百分表5的输入端和电机的信号输入端均与处理器的输出端连接，存储器与处理器交互连接。

对于钢渣陈化优劣的评价，提出了浸水膨胀率的变化率这一新的概念，并通过计算出每个试样的浸水膨胀率的变化率数据，根据数据大小就能判断出各式样间的相对优劣，从而选出最优化的生产工艺，具体步骤示例如下。

步骤1，选取钢渣，在最佳含水率条件下加水充分拌合均匀，获得测试试样，按照规范规定的方法进行击实后，安装在浸水膨胀率测定装置3中。

步骤2，处理器控制恒温水浴箱2打开，设定温度为90℃±3℃，时间为六小时，处理器向电机发送信号，电机控制升降装置4带动浸水膨胀率测定装置3 下降至恒温水浴箱2中，立即通过处理器控制电子百分表5进行检测，电子百分表5将检测结果d₀发送至存储器中。

步骤3，到达六小时后，处理器控制恒温水浴箱2关闭，处理器向电机发送信号，电机控制升降装置4带动浸水膨胀率测定装置3从恒温水浴箱2中升起，进行自然冷却。

步骤4，第二天重复步骤2和步骤3，一共重复10后，处理器控制电子百分表5进行检测，电子百分表5将检测结果d_n发送至存储器中。

步骤5，通过d₀和d_n计算钢渣的浸水膨胀率

步骤6，将钢渣取出，铺平在箱体1内，设定温度、湿度和风速，陈化两个小时。

步骤7，重复步骤2至步骤5，检测陈化后的钢渣的浸水膨胀率。

步骤8，计算钢渣浸水膨胀率的变化率

其中，A为钢渣的浸水膨胀率的变化率，γ₁为陈化前钢渣的浸水膨胀率，γ₂为陈化后钢渣的浸水膨胀率。

步骤9，一共选取18组相同粒度分布的钢渣，重复步骤1至步骤8，得到18 组数据，如表1所示

表1

根据表1数据可以得出，该钢渣样品在200℃、相对湿度为25％、风速为5m/s 的条件下陈化效率可达到93.01％，在这种条件下陈化处理的钢渣样品在路面结构中不易继续消化，防止成型的结构物发生体积膨胀。因此可作为这批钢渣样品加工时的参考施工条件。

此外，陈化后钢渣的浸水膨胀率的计算公式为γ₂＝γ₁×β₁×β₂×β₃

其中，β₁为浸水膨胀率的温度影响系数，β₂为浸水膨胀率的湿度影响系数，β₃为浸水膨胀率的风速影响系数；

根据上述对比试验进行数据拟合，得到温度、湿度和风速的系数公式为

β₁＝T^-0.096

β₂＝1.5×δ

β₃＝0.06×ω+0.01

其中，T为温度，δ为湿度，ω为风速，根据公式可直接计算陈化后钢渣的浸水膨胀率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢渣陈化优劣的评价方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1，选取若干组相同粒度分布的钢渣；

步骤2，对每组钢渣进行浸水膨胀率的检测；

步骤3，将每组钢渣分别置于不同温度、湿度和/或风速的条件下进行陈化，陈化时间为两小时；

步骤4，检测每组陈化后钢渣的浸水膨胀率；

陈化后钢渣的浸水膨胀率

γ₂=γ₁×β

其中β为浸水膨胀率的环境影响系数；

γ₂=γ₁×β₁×β₂×β₃

其中，β₁为浸水膨胀率的温度影响系数，β₂为浸水膨胀率的湿度影响系数，β₃为浸水膨胀率的风速影响系数；

根据公式得浸水膨胀率的温度、湿度和风速影响系数分别为

β₁=T^-0.096

β₂=1.5×δ

β₃=0.06×ω+0.01

其中，T为温度，δ为湿度，ω为风速；

步骤5，通过陈化前和陈化后钢渣的浸水膨胀率，得到每组钢渣的浸水膨胀率的变化率

其中，A为钢渣的浸水膨胀率的变化率，γ₁为陈化前钢渣的浸水膨胀率，γ₂为陈化后钢渣的浸水膨胀率；

步骤6，根据每组钢渣的浸水膨胀率的变化率的大小，判断陈化后钢渣质量，数值越大，钢渣质量越好。

2.根据权利要求1所述的一种钢渣陈化优劣的评价方法，其特征在于，温度通过温度控制器控制加热棒进行调整，湿度通过湿度控制器控制加湿器进行调整，风速通过风速控制器控制风机进行调整。

3.一种基于权利要求1所述评价方法的钢渣陈化的试验装置，其特征在于，包括箱体（1）、恒温水浴箱（2）、浸水膨胀率测定装置（3）和处理器；

箱体（1）正面设置有箱门，恒温水浴箱（2）和浸水膨胀率测定装置（3）设置在箱体（1）的内腔中，恒温水浴箱（2）位于浸水膨胀率测定装置（3）的下方，顶部打开，恒温水浴箱（2）高度不小于浸水膨胀率测定装置（3）的高度；浸水膨胀率测定装置（3）连接有升降装置（4），升降方向为竖直方向，升降装置（4）连接有电机；浸水膨胀率测定装置（3）设置有电子百分表（5），电子百分表（5）的输出端连接有存储器的输入端，恒温水浴箱（2）的输入端、电子百分表（5）的输入端和电机的信号输入端均与处理器的输出端连接，存储器与处理器交互连接；

恒温水浴箱（2）和浸水膨胀率测定装置（3）设置在箱体（1）内腔的一侧，箱体（1）内部设置有加热棒、加湿器、风机、温度控制器、湿度控制器和风速控制器，加热棒的输入端与温度控制器的输出端连接，加湿器的输入端与湿度控制器的输出端连接，风机的输入端与风速控制器的输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种钢渣陈化的试验装置，其特征在于，箱体（1）内腔的顶部水平设置有滑轨（6），滑轨（6）位于恒温水浴箱（2）上方，升降装置（4）与滑轨（6）滑动连接。

5.根据权利要求3所述的一种钢渣陈化的试验装置，其特征在于，升降装置（4）设置在浸水膨胀率测定装置（3）的顶部，升降装置（4）的升降杆与浸水膨胀率测定装置（3）的顶部连接。

6.根据权利要求3所述的一种钢渣陈化的试验装置，其特征在于，升降装置（4）采用液压升降装置。