鋼渣水泥穩定結構及其製備方法與流程
2023-05-01 14:52:36 1
本發明屬於環保及建材
技術領域：
，具體而言，本發明涉及一種鋼渣水泥穩定結構及其製備方法。
背景技術：
：隨著國家經濟的發展，基礎建設領域得到了國家充足的投資，進而得到了迅猛的發展，其中，在這些基礎建設領域中，高速公路的投資建設又佔據了很大的比重，而在此領域，水泥的利用量又非常的大。鋼渣是煉鋼過程中產生的副產品，每1噸鋼約產生0.1-0.14噸鋼渣。2007年我國鋼渣產生量已達6546萬噸，且每年還在遞增，而利用率僅為10％，絕大部分鋼渣仍然棄置，不僅佔用農田，而且汙染環境。鋼渣大規模資源化的主要出路就是作為水泥原料和混凝。另外，水泥粉煤灰穩定鋼渣是近年來發展起來的一種新型建築材料,它具有優良的路用性能,但它目前尚屬於國家正在開發研究的新產品,還沒有國家標準,也沒有國際標準,給設計及施工帶來一定的困難。常規路用石料為隨地球的演變而自然形成,其化學性能與耐久性能較穩定；而鋼渣具有粉化膨脹的特性,隨意取用易引起道路的膨脹起裂,危害較大。所以，以對水泥粉煤灰穩定鋼渣作為高速公路底基層成為本領域研究的熱點。技術實現要素：本發明針對現有的方式的上述缺點，提出一種鋼渣水泥穩定結構，，其中該鋼渣水泥穩定結構由以下材料製備而成：質量比為60-70％的水泥，3-5％的粉煤灰、20-40％的鋼渣和6-8.5％的水；其中，鋼渣選用三年以上的陳年老渣，並且鋼渣的壓碎值至少為18％。優選地，鋼渣的化學組成為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的Al2O3和10-15％的FeO。優選地，鋼渣的化學組成為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的TiO2和10-15％的FeO。優選地，粉煤灰的化學組成為：質量比為55-65％的SiO2、20-30％的Al2O3、3-8％的Fe2O3、2-5％的CaO和1-3％的MgO。優選地，鋼渣水泥穩定結構由以下材料製備而成：質量比為65％的水泥、4％的粉煤灰、6.5％的水和24.5％的鋼渣；其中，鋼渣選用三年以上的陳年老渣，並且鋼渣的壓碎值至少為18％。另外，本發明還公開了一種水泥穩定結構的製備方法，包括如下步驟：將質量比為60-70％的水泥，3-5％的粉煤灰、20-40％的鋼渣的三種物質進行摻雜，並將其放置在球磨機中進一步進行均勻摻雜，得到摻雜後的鋼渣水泥混合物；將摻雜後的鋼渣水泥混合物在20-25攝氏度的環境下進行保溫養護5-8天，得到鋼渣水泥進一步混合物；將鋼渣水泥進一步混合物摻入6-8.5％的水，進行浸水過程，其中浸水過程為1-2天，浸水過程結束後得到鋼渣水泥穩定結構。優選地，鋼渣的化學組成為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的Al2O3和10-15％的FeO。優選地，鋼渣的化學組成為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的TiO2和10-15％的FeO。優選地，粉煤灰的化學組成為：質量比為55-65％的SiO2、20-30％的Al2O3、3-8％的Fe2O3、2-5％的CaO和1-3％的MgO。優選地，該鋼渣水泥穩定結構的製備方法，包括如下步驟：將質量比為65％的水泥，4％的粉煤灰、24.5％的鋼渣的三種物質進行摻雜，並將其放置在球磨機中進一步進行均勻摻雜，得到摻雜後的鋼渣水泥混合物；將摻雜後的所述鋼渣水泥混合物在22攝氏度的環境下進行保溫養護6天，得到鋼渣水泥進一步混合物；將鋼渣水泥進一步混合物摻入6.5％的水，進行浸水過程，其中浸水過程為1天，浸水過程結束後得到鋼渣水泥穩定結構。本發明的實施例中，水泥粉煤灰穩定鋼渣的各項技術指標均能滿足高速公路底基層的質量要求,鋼渣和粉煤灰乃至工業廢棄物,在砂石等天然材料缺乏的情況下,以鋼渣代替碎石,其在道路工程中的應用不僅可以創造可觀的經濟效益,同時又可以減少對環境的汙染,具有重要的社會意義。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。附圖說明本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1為本發明鋼渣水泥穩定結構的製備方法其中一實施例的流程示意圖。具體實施方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。本
技術領域：
技術人員可以理解，除非另外定義，這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)，具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裡一樣被特定定義，否則不會用理想化或過於正式的含義來解釋。下面通過實施例，詳細介紹本發明鋼渣水泥穩定結構及其製備方法。首先，本發明的其中一個實施例公開了一種鋼渣水泥穩定結構，其中該鋼渣水泥穩定結構由以下材料製備而成：質量比為60-70％的水泥，3-5％的粉煤灰、20-40％的鋼渣和6-8.5％的水；其中，鋼渣選用三年以上的陳年老渣，並且鋼渣的壓碎值至少為18％。其中，在實施例的一個優選示例中，鋼渣水泥穩定結構由以下材料製備而成：質量比為65％的水泥、4％的粉煤灰、6.5％的水和24.5％的鋼渣；其中，鋼渣選用三年以上的陳年老渣，並且鋼渣的壓碎值至少為18％。在此優選示例中，綜合考慮經濟、可行、合理和安全等因素，認為在此優選的比例下，具有相對最優的性能。其中，鋼渣的化學組成為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的Al2O3和10-15％的FeO。另外，鋼渣的化學組分還可以為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的TiO2和10-15％的FeO。進一步，粉煤灰的化學組成為：質量比為55-65％的SiO2、20-30％的Al2O3、3-8％的Fe2O3、2-5％的CaO和1-3％的MgO。另外，結合圖1，本發明其中一實施例還公開了一種水泥穩定結構的製備方法，包括如下步驟：將質量比為60-70％的水泥，3-5％的粉煤灰、20-40％的鋼渣的三種物質進行摻雜，並將其放置在球磨機中進一步進行均勻摻雜，得到摻雜後的鋼渣水泥混合物；將摻雜後的鋼渣水泥混合物在20-25攝氏度的環境下進行保溫養護5-8天，得到鋼渣水泥進一步混合物；將鋼渣水泥進一步混合物摻入6-8.5％的水，進行浸水過程，其中浸水過程為1-2天，浸水過程結束後得到鋼渣水泥穩定結構。另外，在本實施例的一個優選示例中，該鋼渣水泥穩定結構的製備方法，包括如下步驟：將質量比為65％的水泥，4％的粉煤灰、24.5％的鋼渣的三種物質進行摻雜，並將其放置在球磨機中進一步進行均勻摻雜，得到摻雜後的鋼渣水泥混合物；將摻雜後的所述鋼渣水泥混合物在22攝氏度的環境下進行保溫養護6天，得到鋼渣水泥進一步混合物；將鋼渣水泥進一步混合物摻入6.5％的水，進行浸水過程，其中浸水過程為1天，浸水過程結束後得到鋼渣水泥穩定結構。在此優選示例中，綜合考慮經濟、可行、合理和安全等因素，認為在此優選的比例下，具有相對最優的性能。其中，鋼渣的化學組成為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的Al2O3和10-15％的FeO。另外，鋼渣的化學組分還可以為：質量比為6-8％的SiO2、12-16％的Fe2O3、40％-45％的CaO、9％-12％的MgO、2％-5％的TiO2和10-15％的FeO。進一步，粉煤灰的化學組成為：質量比為55-65％的SiO2、20-30％的Al2O3、3-8％的Fe2O3、2-5％的CaO和1-3％的MgO。在本發明公開的實施例中，水泥粉煤灰穩定鋼渣混合料中,鋼渣本身具有一定的級配,鋼渣顆粒形成骨架密實結構,由於鋼渣本身強度很高,鋼渣骨架具有一定的強度。在鋼渣顆粒之間,水泥提供活性物,在混合料中的水環境下進行離子交換反應、Ca(OH)2的結晶反應、火山灰反應等物理化學反應。粉煤灰的主要作用是提供火山灰反應所需要的活性氧化矽和氧化鋁,在水泥和鹼性物質作用下活性被激發,促進火山灰反應的進行。水泥粉煤灰在混合料中的反應隨著期齡的延長,各種反應繼續進行,同時火山灰反應生成的產物進行聚合,使鋼渣顆粒間形成混亂的空間網狀連接,且連接強度和剛度增強,從而使水泥粉煤灰穩定鋼渣具有很高的強度。另外，本發明公開的鋼渣水泥穩定結構具有很好的性能，具體表現在所做的無側限抗壓強度試驗，如下表所示：水泥劑量(％)平均強度(MPa)評定強度(MPa)保證率強度(MPa)是否滿足要求2.01.91.91.5滿足2.52.91.72.6滿足3.03.61.83.0滿足4.04.11.73.6滿足因此，對於本發明公開的鋼渣水泥穩定結構及其製備方法，具有以下結論：水泥粉煤灰穩定鋼渣的各項技術指標均能滿足高速公路底基層的質量要求,鋼渣和粉煤灰乃至工業廢棄物,在砂石等天然材料缺乏的情況下,以鋼渣代替碎石,其在道路工程中的應用不僅可以創造可觀的經濟效益,同時又可以減少對環境的汙染,具有重要的社會意義。鋼渣具有一定活性,用作道路建築材料時,應著重解決穩定性問題,因此要嚴格控制游離氧化鈣的含量(小於3％)。鋼渣用於道路,涉及到道路、冶金兩大行業,兩者必須通力合作,取得各方面政策上的支持與認識上的統一,使鋼渣這一活性材料廣泛、順利應用於道路建設中。鋼渣的比重一般比常規石料大,如遠途運輸,費用較高,反而不合算,因此建議鋼渣用於鋼廠周圍的道路建設。以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3