CN102491703B

CN102491703B - 一种钢渣水稳基层材料

Info

Publication number: CN102491703B
Application number: CN2011103639189A
Authority: CN
Inventors: 武传金; 金强; 杨刚; 刘国威; 王幼琴
Original assignee: MCC Baosteel Technology Services Co Ltd
Current assignee: MCC Baosteel Technology Services Co Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: CN102491703A

Abstract

本发明提供了一种钢渣水稳基层材料，其组分包括钢渣、水泥、水和外加剂，其中：所述钢渣、水泥和水的重量配比为100：4-6：4-6，所述外加剂为所述水泥重量的0.6-6%。本发明是以级配钢渣替代碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。该种基层强度高，并且强度随龄期增加很快结成板体，因而具有较高的强度，透水性和抗冻性，可用于道路基层施工。

Description

一种钢渣水稳基层材料

技术领域

本发明属于新型建筑材料领域，具体涉及一种钢渣水稳基层材料。

背景技术

水稳基层(水泥稳定基层)具有良好的力学性能和板体性，其初期强度高并且强度随龄期增长，其力学强度还可视工程需要进行调整。其特点是：强度高、水稳性好、抗冻性好、耐冲刷、温缩性和干缩性较小，是一种优良的路面基层材料。因此，被广泛地应用于城市道路的路面结构中，主要承接面层与碎石基层，起到保护道路的使用功能，延长使用寿命的作用。目前，国内水稳基层主要指碎石水稳基层，该基层为半刚性材料基层，可以用作高速公路、一级公路以及城市主干路和快速路的基层，它是沥青面层的下承层，是连接沥青面层与路基的纽带，是车辆荷载的主要承担者，其主要承担沥青面层传递而来的行车垂直荷载，并将荷载均匀地分散在路基中。

然而，水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点：主要是脆性大，从而导致对温度和湿度的敏感性强，易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到路面，导致路面强度和使用性能大大降低，产生裂缝。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型钢渣道路水稳基层工程材料，旨在提高水稳基层力学性能、透水性能、开拓钢渣利用新途径。

本发明是这样实现的：新型道路钢渣水稳基层工程材料是利用钢渣集料替代碎石用作骨料，与一定数量的胶凝材混合搅拌，通过嵌挤原理摊铺压实而形成的建筑材料。本发明中的钢渣替代碎石用作骨料不是简单替代，而是通过级配研究形成具有一定孔隙率的碾压性水稳材料。主要利用钢渣潜在表面活性和微观多孔形态所具有的特性，提高水稳基层板体性，透水性。并且利用钢渣因含有微量游离氧化钙，游离氧化镁，而具有微膨胀性，用于水稳基层材料可产生收缩补偿，均衡基层应力，避免裂缝产生，降低水稳基层裂缝产生的可能性。

本发明采用以下技术方案：

一种钢渣水稳基层材料，其组分包括钢渣、水泥、水和外加剂，其中：所述钢渣、水泥和水的重量配比为100∶4-6∶4-6所述外加剂为所述水泥重量的0.6-6％。

所述钢渣选用15-20mm、5-15mm、3-5mm、0.5-3mm四种粒径规格，级配为：

较佳的，所述钢渣中f-CaO(游离氧化钙)含量＜5wt％，f-MgO(游离氧化镁)含量＜5wt％，SO₃含量＜1wt％，且符合JGJ 52-2006《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求。

优选的，所述钢渣中f-CaO的含量为大于等于2.0wt％且小于5wt％，f-MgO的含量为大于等于1.5wt％且小于5wt％。钢渣中因含有微量游离氧化钙，游离氧化镁，而具有微膨胀性，因此，将其用于水稳基层材料可产生收缩补偿，均衡基层应力，可避免裂缝产生。经大量试验发现，如果钢渣中含有的f-CaO和f-MgO含量大于5wt％，则制作的透水钢渣水稳基层产生“鼓包”破损现象，主要因f-CaO和f-MgO水化反应产生的膨胀力过大造成；如果钢渣中f-CaO含量小于2.0wt％，f-MgO含量小于1.5wt％，则经过一段时间的观察发现，制作的透水钢渣水稳基层产生裂缝，主要因为f-CaO和f-MgO水化反应产生的膨胀不足以抵消因温度和湿度影响产生的裂缝。

较佳的，所述水泥为32.5普通硅酸盐水泥。

较佳的，所述外加剂为高效缓凝阻裂剂，例如有机磺酸盐HNF-6系外加剂。

本发明采用钢渣替代碎石用作骨料，通过级配研究形成具有一定孔隙率的碾压性水稳材料。具体分析：1、相比表面光滑的石材而言，钢渣的表面活性利于与水泥的粘接，微观多孔状形态也使得骨料与水泥等粘结剂产生更好的粘结性，较普通碎石水稳基层具有更好的板体性；2、钢渣的微观多孔形态可提高水稳基层透水性能，避免水分阻隔在水稳上层，造成面层因车辆行驶而造成破坏，延长道路使用寿命。

本发明的有益效果是：

经济效益：

①新型道路钢渣水稳基层具有一定的透水性能，可以作为“雨水渗透计划”的基层解决方案。通过此基层，雨水可迅速渗入地下，防止面层与基层因雨水浸泡而加速道路损坏，提高道路使用寿命，增加经济效益；

②新型道路钢渣水稳基层利用钢渣替代砂石，降低水稳基层材料成本，使得该水稳基层材料更具有价格优势和经济效益。

社会效益：

①与传统的碎石水稳基层相比，新型道路钢渣水稳基层具有显著的透水性能，有效改善透水道路的水循环功能，具有吸音、抑制城市热岛效应的作用，促进生态循环；

②新型道路钢渣水稳基层工程材料是环保产品，不但避免天然资源的开采利用，而且提高钢渣废弃资源的高附加值利用，一举两得；

③钢渣用于水稳基层替代石子等天然资源是是一种低能耗的体现。生产细骨料所耗能量较生产粗骨料消耗能量要高，因此“无砂石”水稳基层工程材料是一种低耗产品。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。

实施例1-3

表1材料实例配方(材料重量比)

外加剂按占水泥重量比的5％添加。

其中，各实施例中的钢渣集料的性能参数如下：

表2

钢渣集料工艺参数	实施例1	实施例2	实施例3
				f-CaO，％	3.81	3.15	2.97
f-MgO，％	2.76	2.03	1.88
				SO₃，％	0.05	0.07	0.03

其中，各实施例中的组分的类型参数如下：

表3

钢渣水稳基层的制备，包括以下步骤：

a)垫层处理；

b)按重量百分比称取各原料；

c)将称取的各原料放在强制式搅拌机内加水进行搅拌，约10-15分钟即可；

d)摊铺，厚度25-35cm；

e)振动压实，反复碾压；

f)覆盖薄膜，定期洒水养护。

将上述实施例制得的钢渣水稳基层按无侧限抗压强度检测试验方法及透水率检测方法进行检测，测试结果如下：

表4测试结果

实施例4-6

表5材料实例配方(材料重量比)

外加剂按占水泥重量比的5％添加。其他各组分的类型及性能参数均与实施例1相同。测试结果如下：

表6测试结果

实施例7-8

表7材料实例配方(材料重量比)

各组分的类型及性能参数均与实施例1相同。测试结果如下：

表8测试结果

对比例2-3

对比例2和3中使用的各组分及材料配比均与实施例1相同，只是钢渣中含有的f-CaO和f-MgO含量不同，如下表所示：

表9

钢渣集料工艺参数	对比例1	对比例2
			f-CaO，％	5.93	1.34
f-MgO，％	5.09	0.95
			SO₃，％	0.06	0.07

钢渣水稳基层的制备过程同实施例1，制备30cm厚度的钢渣水稳基层各100平方，放置观察，制备试块检测无侧限抗压强度及透水率，所测数据如表10。

表10测试结果

随时间观察三块试验水稳基层变化，发现对比例2与对比例3产生不同程度的变化，如表11：

表11试验结论

工艺参数	鼓包点(处)	裂缝(处)	持续时间(年)	结论
					实施例1	0	0	9	成功
对比例2	3	0	7	失败
					对比例3	0	5	3	失败

Claims

1.一种钢渣水稳基层材料，其组分包括钢渣、水泥、水和外加剂，其中：所述钢渣、水泥和水的重量配比为100：4-6：4-6，所述外加剂为所述水泥重量的0.6-6%；

2.如权利要求1所述的钢渣水稳基层材料，其特征在于，所述钢渣中f-CaO含量<5wt%，f-MgO含量<5wt%，SO₃含量<1wt%。

3.如权利要求1所述的钢渣水稳基层材料，其特征在于，所述钢渣中f-CaO的含量为大于等于2.0wt%且小于5wt%，f-MgO的含量为大于等于1.5wt%且小于5wt%。

4.如权利要求1所述的钢渣水稳基层材料，其特征在于，所述水泥为32.5普通硅酸盐水泥。

5.如权利要求1-4任一所述的钢渣水稳基层材料，其特征在于，所述外加剂为高效缓凝阻裂剂。

6.如权利要求5所述的钢渣水稳基层材料，其特征在于，所述高效缓凝阻裂剂为有机磺酸盐HNF-6系外加剂。