CN103864370B - 一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法，属于建筑材料技术领域。该材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成：钢渣36～58%，废橡胶颗粒8～12%，铸造废砂5～36%，固结剂15～35%，道路面层由以下重量百分比的原料制成：钢渣22～55%，废橡胶粉8～18%，铸造废砂5～35%，固结剂3～15%。本发明将对环境有污染的钢渣、废橡胶、铸造废砂制备成道路材料，利用铸造废砂的强化效应提高道路材料的强度，利用废橡胶的增韧效应降低道路材料的刚性，提高道路材料的抗开裂性能及行车舒适性，同时以钢渣取代天然碎石，降低道路材料的经济成本，具有显著的社会经济效益。

Description

一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法
技术领域
本发明涉及一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，每年各种废弃物产生量巨大。据不完全统计，2012年我国钢渣、废旧轮胎和铸造废砂的产生量分别达到9300万吨、2.83亿条和2500万吨，不但占用大量土地，而且造成严重的环境污染，针对上述废弃物的资源化利用已经成为我国钢铁业、汽车业以及机械制造业可持续发展的关键。
另一方面，目前我国城市道路和高速公路的路面材料基本都是采用水泥混凝土或沥青混凝土铺筑。因为我国橡胶资源相对缺乏，沥青混凝土路面建造及维护费用昂贵，整体使用寿命性价比超过普通水泥混凝土路面。但普通水泥混凝土路面又存在刚性大，易开裂，行车舒适性差等缺点。
本申请将上述三种废弃物制备成的道路材料具有强度高，抗开裂性能好，行车舒适性高，成本低的优点，既可解决废弃物的处理难题，又可解决传统水泥混凝土路面存在的缺点。
经对现有文献检索发现，专利申请200510027099.5及文献：水泥稳定钢渣-碎石道路基层材料干缩性质试验研究（陈勇鸿，孙艳华，高伏良等.公路工程.2012,37（5）:202-205），钢渣在道路基层建设中的应用（李青.河南交通科技.1998，（2）:11-14），使用风淬粒化钢渣代替天然砂配制道路混凝土（张亮亮，卢忠飞，闾文等.商品混凝土.2008，（5）:17-20）等论述了利用钢渣替代砂石骨料制备道路材料的技术，但上述技术制备的道路材料仍存在有刚性大，易开裂及行车舒适性差的缺点。
申请201110443694.2论述了利用废橡胶生产橡胶混凝土的技术，但该技术使用的是固结剂是有机聚合物，与本专利不同。专利申请200610023164.1论述了利用废橡胶生产橡胶混凝土的技术，但该技术制备橡胶混凝土强度较低，且使用的是天然砂石，成本较高。
文献：铸造水玻璃废砂在混凝土中的应用（刘日鑫，孙可伟，林志伟等.铸造.2006，（55）11:1203-1205），铸造水玻璃废砂作水泥混合材的试验研究（李明玲，夏宝林，万新军等.再生资源与循环经济.2009，（07）:39-40）等论述了利用铸造废砂制备混凝土的技术，但上述技术制备的混凝土并不是作为路面材料，且依然存在刚度大，抗开裂性不好的缺点。
综合已有的文献可知，分别将钢渣、废橡胶或铸造废砂加入混凝土中已是公知技术，但是同时将钢渣、废橡胶颗粒和铸造废砂放在一起制备具有高强度，高抗开裂性能，高行车舒适性以及低成本道路材料的方法尚未见文献报道。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法，不仅将废物利用保护环境，而且能够提高道路材料的强度。
本发明的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成：钢渣36～58%，废橡胶颗粒8～12%，铸造废砂5～36%，固结剂15～35%，所有原料的质量百分比之和为100%；道路面层由以下重量百分比的原料制成：钢渣22～55%，废橡胶粉8～18%，铸造废砂5～35%，固结剂3～15%，所有原料的质量百分比之和为100%。
所述废橡胶颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。
所述铸造废砂为铸造中产生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36mm。
所述固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比：水泥100份、激发剂50～150份、减水剂0.5～2.0份、缓凝剂0.5～6.0份。
所述水泥包括32.5级普通硅酸盐水泥、42.5级普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的一种或几种的任意比例混合物。
所述激发剂包括电石渣、石灰和水泥窑灰中的一种或几种的任意比例混合物。
所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或几种任意比例的混合物。（如CDA-3、FDN-2、PT-1等）
所述缓凝剂包括硝酸钙、氟化钠和磷酸钠中的一种或几种任意比例混合物。
本发明的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的具体制备方法包括以下步骤：
（1）预处理：将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
所述钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级：19mm～31.5mm粗粒级，9.5mm～19mm中粒级，4.75～9.5mm细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为：15～45%粗粒级、12～35%中粒级、12～35%细粒级和20～40%砂粒级。
（2）混合料制备：将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3～6min，调整水分为10～20%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶粉、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3～6min，调整水分为5～12%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；
（3）道路施工：将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。
本发明有益效果：把对环境有污染的废弃物制备成道路材料，利用铸造废砂的强化效应提高道路材料的强度，利用废橡胶的增韧效应降低道路材料的的刚性，提高道路材料的抗开裂能力以及行车舒适性，同时以钢渣取代天然碎石，降低道路材料的经济成本，具有显著的社会经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。

Claims (9)

1.一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成：钢渣36～58%，废橡胶颗粒8～12%，铸造废砂5～36%，固结剂15～35%，所有原料的质量百分比之和为100%；道路面层由以下重量百分比的原料制成：钢渣22～55%，废橡胶颗粒8～18%，铸造废砂5～35%，固结剂3～15%，所有原料的质量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述废橡胶颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。
3.根据权利要求1所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述铸造废砂为铸造中产生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36mm。
4.根据权利要求1所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比：水泥100份、激发剂50～150份、减水剂0.5～2.0份、缓凝剂0.5～6.0份。
5.根据权利要求4所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述水泥包括32.5级普通硅酸盐水泥、42.5级普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的一种或几种的任意比例混合物。
6.根据权利要求4所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述激发剂包括电石渣、石灰和水泥窑灰中的一种或几种的任意比例混合物。
7.根据权利要求4所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或几种任意比例的混合物。
8.根据权利要求4所述的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料，其特征在于：所述缓凝剂包括硝酸钙、氟化钠和磷酸钠中的一种或几种任意比例混合物。
9.权利要求1~8中任意一项所述钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设方法，其特征在于具体步骤包括：
（1）预处理：将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
所述钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级：19mm～31.5mm粗粒级，9.5mm～19mm中粒级，4.75～9.5mm细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为：15～45%粗粒级、12～35%中粒级、12～35%细粒级和20～40%砂粒级；
（2）混合料制备：将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3～6min，调整水分为10～20%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3～6min，调整水分为5～12%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；
（3）道路施工：将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。
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