自水化激活型路面基层制造技术

本发明专利技术用钢渣、矿渣或电厂炉渣作为自水化激活型路面基层的原料，通过各废弃物间的相应嵌锁作用和钢渣自身的水化活性，激活矿渣的潜在水化活性或电厂炉渣的火山灰活性，形成水化Ｃ－Ｓ－Ｈ、Ｃ－Ｓ－Ａ－Ｈ或Ｃ－Ｓ－Ａ－Ｆ－Ｈ、钙矾石及氢氧化钙水化产物，构成路面基层初期强度，并保证后期强度的持续增长；按重量份计，各原料的配比为钢渣４０～６５份，矿渣和／或电厂炉渣３５～６０份。该路面基层为性能优良的无水泥基层，其制备方法是：将上述原料拌和后运输至施工现场，经摊铺、碾压和保湿养护至规定龄期即可。本发明专利技术使用工业废弃物，可节省土地和资源，降低成本，利于环境保护，施工简单，适合于一般道路和高等级公路基层和底基层的修筑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自水化激活型路面基层，特别是一种无水泥钢渣-电厂炉渣-矿渣体系的自水化激活型路面基层。所谓自水化激活型路面基层指的是在整个基层体系中，采用的原材料均为工业固体废弃物，不外掺水泥，通过工业固体废弃物自身部分组分的微弱水化，形成碱性环境，来激活其它具有潜在水化活性或火山灰活性的工业固体废弃物组分的活性，即通过体系自身的水化产物来激活体系整体的活性，通过各组分间相互反应，形成水化C-S-H、C-S-A-H或C-S-A-F-H、钙矾石及氢氧化钙等反应产物，进而构成基层强度，并保证后期强度的持续增长。
技术介绍
随着我国经济的持续快速增长，工业固体废弃物的排放量也同步增长。尽管目前工业固体废弃物的利用呈稳步增长趋势，但利用率依旧很低，且主要集中在几种能大量在建筑材料领域直接利用的工业固体废弃物上，如粒化高炉矿渣、干排粉煤灰等，大多数工业固体废弃物目前的利用率还很低。如钢渣，其在路面中的研究应用虽有报道，但大多也仅简单地作为一种集料应用于路面基层中，并未充分利用其自身的水化活性。因此，开发钢渣和电厂炉渣作路面基层材料，对提高工业固体废弃物利用率、循环利用技术水平以及改善生态环境具有十分重大的实用价值。对于钢渣，其在路面基层材料中的应用主要有三类1. 钢渣代替砾石、碎石集料，用于二灰稳定类基层。西安公路学院和西安市政研究院，利用陕西钢厂的电炉钢渣，与石灰、粉煤灰按比例(钢渣掺量75%)混合形成二灰钢渣混合料做路面基层材料。研究表明该二灰钢渣混合料路用性能优于二灰砾石和二灰碎石。二灰钢渣混合料配合比比例，二灰用量为20%、石灰4 5%、粉煤灰15 16%、集料80%，按此种比例配制的混合料，既具有一定数量的支撑骨架(达60%以上)，又具有结合料密实填充裹覆的特点。2. 用水泥或石灰对其进行稳定，制备出类似于水泥稳定或石灰稳定粒料的路面基层。该类型基层在武汉钢铁(集团)公司和首都钢铁公司进行过一些研究和应用，武汉理工大学也对钢渣碎石复合路面基层材料路用性能进行过研究。研究表明，当用粉煤灰直接稳定钢渣碎石时，最佳配比为粉煤灰钢渣碎石复合集料=20: 80;当用水泥粉煤灰稳定钢渣碎石时，最佳配比为水泥粉煤灰钢渣碎石复合集料=4: 10: 90。3. 钢渣级配型、嵌锁型基层将具有一定级配的钢渣代替碎石，构成类似级配碎石型的柔性基层，由于我国以半刚性基层为主流，这种基层的研究与应用很少。虽然钢渣路面基层材料已有所应用，但其在使用中还存在一些问题，主要表征在以下三个方面1)钢渣的安定性不良钢渣在实际应用中有一个最大的问题，是钢渣体积安定性问题。3如果钢渣一旦没有很好的组合使用，其自身的缓慢膨胀将导致基层的丌裂及其基层的破坏。因此，如何控制钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁含量，或者如何有效利用钢渣的微膨胀性，减少基层的开裂是使钢渣得以真正大面积使用的关键问题。2) 钢渣的密度过大钢渣的密度为3.4g/cmS左右，是普通石料的1.2 1.4倍。钢渣用于道路工程中，其运输、搅拌、摊铺时的能耗要增加10%左右。另外，由于钢渣的密度较大，在地基承载力不足的软土地区不宜使用。3) 钢渣微弱水化活性的有效发挥目前钢渣在路面基层中的应用研究中没有充分利用钢渣的活性，并大部分都简单的把钢渣当成了一种集料用于路面基层中。其实钢渣有微弱的水硬性，其细颗粒(粉料)可以起到一定的胶凝作用，形成碱性水化环境，从而可激活矿渣微粉的潜在水化活性及电厂炉渣的火山灰活性，且钢渣粗颗粒表面的水化，可增加集料和基质的胶凝效果，进而可提高基层的界面胶结强度。对于在燃煤发电的过程煤燃烧后形成的电厂炉渣，其属火山灰质活性混合材料。目前电厂炉渣大部分用于水泥的生产，掺入电厂炉渣的水泥后期强度有一定的增长。在路面工程中电厂炉渣应用较少，其实电厂炉渣作路面基层材料具有明显优势，具体体现在1) 电厂炉渣的火山灰活性可在钢渣水化形成的碱性环境下被激活，反应生成水化铝酸钙、水化硅酸钙等胶凝产物，发挥胶凝作用。2) 电厂炉渣在水淬的过程中，形成极其不规则、棱角分明的表面，且含有少量微细玻璃丝，可极大的增大集料与填充料之间的嵌锁力，进而大幅提高基层初期的机械压实强度。3) 电厂炉渣含有一定的孔隙，能部分消除钢渣膨胀所产生的应力，从而减缓钢渣基层的开裂，即可解决钢渣安定性不良的问题。由此可见，钢渣和电厂炉渣在道路工程中虽然有应用，但一般与水泥或者石灰粉煤灰复合使用，全部用工业废弃物组合而成的自水化激活型路面基层尚无相关专利报道。本专利可充分利用我国待处理的钢渣和电厂炉渣，用其代替集料，并通过钢渣的自身水化来激活电厂炉渣的火山灰活性和矿渣的潜在水化活性，形成足够的力学强度，构成相应的底基层和基层，从而保证基层的强度要求且降低工程造价，进而实现自水化激活型路面基层的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种节能环保和低成本的无水泥钢渣-电厂炉渣-矿渣6水化激活型路面基层，以及适于该基层的施工方法。本专利技术提供了利用不同工业废弃物自身水化活性、潜在水化活性和火山灰活性、及各废弃物间的相应嵌锁作用设计出自水化激活型路面基层的思路和方法，并提供了按该设计思路设计的基层材料组分范围。该专利技术设计思路为采用电厂炉渣或钢铁水淬渣等玻璃态工业废弃物作嵌锁基质，利用其机械咬合晶态和非晶态共存的颗粒状钢渣和粉状细矿质掺和料，形成初始强度。同时利用钢渣自身的水化活性，激活矿渣的潜在水化活性和电厂炉渣的火山灰活性，形成水化C-S-H、 C-S-A-H或C-S-A-F-H、钙矾石及氢氧化钙等水化产物，构成基层初期强度，并保证后期强度的持续增长，从而设计出满足各等级公路用的半刚性基层和底基层。该半刚性基层实现了大量、高附加值利用钢渣和电厂炉渣的目的。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案4本专利技术提供的自水化激活型路面基层，是用钢渣、矿渣或电厂炉渣作为所述路面基层的 原材料，通过各废弃物间的相应嵌锁作用和利用钢渣自身的水化活性，激活矿渣的潜在水化 活性或电厂炉渣的火山灰活性，形成水化C-S-H、 C-S-A-H或C-S-A-F-H、钙矾石及氢氧化钙 水化产物，构成路面基层初期强度，并保证后期强度的持续增长；按重量份计，各原材料的 配比为钢渣40 65份，矿渣和/或电厂炉渣35 60份。木专利技术提供了制备上述自水化激活型路面基层的方法。该路面基层采用集中厂拌法来施 工，具体是先将检测合格的钢渣、电厂炉渣或/和粒状矿渣由装载机从堆场运入拌和机料仓， 再按组成比例计量由皮带机送入拌和机，矿渣粉直接由储料罐计量入拌和机与钢渣、电厂炉 渣或/和粒状矿渣均匀拌和；然后，将拌和好的混合料运输至施工现场，并且在1.30 1.37的 松铺系数下进行摊铺找平，经碾压后采用保湿养护，养护至规定龄期形成所述路面基层。本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点其一.结合我国工业废弃物资源优势，采用价格低廉的钢渣取代资源有限的碎石和天然 砂，充分利用工业废弃物，达到节约资源、环保利废的目的。另外，由于主要原材料为工业 固体废弃物，利用它们作路面基层材料使用，不仅可使这些难利用的工业废弃物得以循环使 用，而且能节省堆存土地。其二.充分利用钢渣具有的自身微水化能力，提供了利用钢渣的自身水化活性、矿渣潜 在水化活性和电厂炉渣的火本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自水化激活型路面基层，其特征是用钢渣、矿渣或电厂炉渣作为所述路面基层的原材料，通过各废弃物间的相应嵌锁作用和利用钢渣自身的水化活性，激活矿渣的潜在水化活性或电厂炉渣的火山灰活性，形成水化Ｃ－Ｓ－Ｈ、Ｃ－Ｓ－Ａ－Ｈ或Ｃ－Ｓ－Ａ－Ｆ－Ｈ、钙矾石及氢氧化钙水化产物，构成路面基层初期强度，并保证后期强度的持续增长；按重量份计，各原材料的配比为钢渣４０～６５份，矿渣和／或电厂炉渣３５～６０份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗保，赵青林，张和远，周明凯，沈卫国，
申请(专利权)人：武汉市公路管理处，武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]