CN106977119B - 一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥及其制备方法 - Google Patents

一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，各组分及其所占重量份数包括：钢渣10～45份、硅酸盐水泥熟料20～60份、硫铝酸盐水泥熟料10～25份、石膏3～15份。本发明通过复合使用硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料，并有效使用钢渣、石膏等固废，所述水泥材料的初凝时间≥6小时，终凝时间≤10小时，7天线膨胀率≥0.15％，28天自由膨胀率≤1.0％，推广应用可促进钢渣综合利用和提高路面基层抗裂性能及强度具有重要的意义，同时有效降低水泥的生产成本。

Description

一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥及其制备方法。
背景技术
半刚性路面基层材料是我国路面基层的主流形式，占我国路面基层的90％以上，而其中水泥稳定基层占绝大部分。水泥稳定基层材料从加水拌和到碾压完成需要有足够的时间，但是往往由于施工过程长、气温高通用水泥用于路面基层稳定时往往由于凝结过快而导致显著的强度损失；另外通用水泥稳定基层容易出现密集的裂缝。水泥稳定基层的收缩开裂容易导致路面面层的反射裂缝，而反射裂缝是形成冲刷水损害的重要原因。
鉴于上述收缩开裂问题，专利02147732.9提供了一种粒料土稳定专用水泥，通过延缓水泥的凝结和硬化，减少由于施工过程的延迟带来的强度损失，通过微膨胀水泥(28天膨胀率不大于0.5％)水化硬化过程的体积膨胀，补偿基层材料的体积收缩，减少路面基层的收缩开裂，从而实现路面基层服役性能的整体改善，达到了减少强度损失、补偿收缩的目的。
但鉴于水泥稳定基层中水泥用量少，微膨胀所产生的补偿收缩尚不能充分补偿基层在干燥、温度降低过程的体积收缩，进一步提高基层水泥的膨胀值可充分体现其补偿收缩效能。目前用于路面基层稳定的水泥主要是32.5级水泥和少量基层稳定专用水泥，相对而言，用于基层稳定的水泥强度等级不高，如何制备材料成本不高的缓凝膨胀型基层稳定专用水泥具有重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，混合材用量大，在保证充足的强度和较长的凝结时间的同时，提高基层专用水泥的膨胀性能，使其能够更充分地补偿基层的收缩，减少基层裂纹数量，提高基层抗冲刷水损害能力，并对钢渣和石膏等固废进行有效利用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，各组分及其所占重量份数包括：钢渣10～45份、硅酸盐水泥熟料20～60份、硫铝酸盐水泥熟料10～25份、石膏3～15份。
优选的，各组分及其所占重量份数为：钢渣20～45份、硅酸盐水泥熟料30～60份、硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石膏5～10份。
优选的，所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥中还包含占各组分总质量0～0.5％的缓凝剂。
更优选的，所述缓凝剂的添加量为各组分总质量的0.1～0.3％。
上述方案中，所述硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料的强度均≥50.0MPa(28d抗压强度)，且均为满足水泥生产常规质量要求的熟料。
上述方案中，所述钢渣中(CaO+MgO)的含量≥35wt％，其中f-CaO含量≤10wt％。
上述方案中，所述石膏中SO3的含量≥35wt％。
上述方案中，所述石膏为天然石膏、氟石膏、脱硫石膏、磷石膏、其它工业副产品石膏中的一种或几种。
上述方案中，所述缓凝剂为蔗糖、糖蜜、葡萄糖、三乙醇胺、葡萄糖酸盐、磷酸盐中的一种或几种配制而成的水溶液，固含量≥20％。
上述方案中所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的初凝时间≥6小时，终凝时间≤10小时，7天线膨胀率≥0.15％，28天自由膨胀率≤1.0％，强度满足路面基层施工需求。
上述方案中所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的强度等级为22.5、32.5或42.5。
上述一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的制备方法，它包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣10～45份、硅酸盐水泥熟料20～60份、硫铝酸盐水泥熟料10～25份、石膏3～15份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
上述方案中，所述混合料中从磨头泵入缓凝剂。
上述方案中，步骤2)中所述钢渣的粉磨和除铁处理要求钢渣除铁后0.08mm筛余不大于30％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)提高了基层专用水泥的膨胀值，使之更有效地补偿基层收缩。
2)有助于减少基层收缩裂缝数量，进而减少面层反射裂缝的数量，并有利于增强路面对于冲刷水等损害的抵抗能力。
3)增加了石膏、钢渣等固废在水泥中的添加量，有利于降低成本。
4)石膏采用磷石膏时，还可进一步发挥其缓凝作用，提高所得水泥混合料的工作性能。
5)水泥具有更长的凝结时间，增加了路面基层延迟成型时间，可以实现基面层连续施工，增加施工效率，增强基面层间的结合力。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，采用的钢渣由武汉钢铁公司钢渣堆场提供，其中(CaO+MgO)的含量为49.16wt％，其中f-CaO为8.12wt％。
以下实施例中，采用的石膏为云南天安化工有限公司提供的磷石膏，SO3的含量为41.66wt％。
采用的硅酸盐水泥熟料由湖北华新水泥公司提供，28d抗压强度为55.3MPa；硫铝酸盐水泥熟料由山东淄博凯必特建材有限公司提供，其28d抗压强度为54.6MPa。
实施例1
一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其制备方法包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣40份、硅酸盐水泥熟料30份、硫铝酸盐水泥熟料10份、石膏15份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理控制0.08mm筛余(除铁后)不大于30％，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
本实施例所得钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的强度等级为22.5，初凝时间为7h05min，终凝时间8h30min，7天线膨胀率为0.21％，28天自由膨胀率为0.85％；3天抗压强度为14.5Mpa，28天抗压强度为29.5MPa。
实施例2
一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其制备方法包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣30份、硅酸盐水泥熟料40份、硫铝酸盐水泥熟料15份、石膏10份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理控制0.08mm筛余(除铁后)不大于30％，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料然后采用液体计量泵从磨头加入占各组分总质量0.5％的缓凝剂，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
本实施例所得钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的强度等级为32.5，初凝时间为8h15min，终凝时间9h40min，7天线膨胀率为0.34％，28天自由膨胀率为0.91％；3天抗压强度为17.5Mpa，28天抗压强度为37.9MPa。
实施例3
一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其制备方法包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣20份、硅酸盐水泥熟料60份、硫铝酸盐水泥熟料10份、石膏10份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理控制0.08mm筛余(除铁后)不大于30％，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料然后采用液体计量泵从磨头加入占各组分总质量0.1％的缓凝剂，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
本实施例所得钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的强度等级为42.5，初凝时间为6h15min，终凝时间7h20min，7天线膨胀率为0.25％，28天自由膨胀率为0.87％；3天抗压强度为26.2Mpa，28天抗压强度为48.7MPa。
实施例4
一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其制备方法包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣45份、硅酸盐水泥熟料30份、硫铝酸盐水泥熟料20份、石膏5份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理控制0.08mm筛余(除铁后)不大于30％，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料然后采用液体计量泵从磨头加入占各组分总质量0.3％的缓凝剂，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
本实施例所得钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的强度等级为22.5，初凝时间为7h30min，终凝时间8h55min，7天线膨胀率为0.18％，28天自由膨胀率为0.56％；3天抗压强度为16.2Mpa，28天抗压强度为35.5MPa。
实施例5
一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其制备方法包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣40份、硅酸盐水泥熟料20份、硫铝酸盐水泥熟料25份、石膏15份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理控制0.08mm筛余(除铁后)不大于30％，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
本实施例所得钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的强度等级为22.5，初凝时间为6h30min，终凝时间8h55min，7天线膨胀率为0.48％，28天自由膨胀率为0.96％；3天抗压强度为14.2MPa，28天抗压强度为27.8MPa。
需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，各组分及其所占重量份数包括：钢渣20～45份、硅酸盐水泥熟料30～60份、硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石膏5～10份；所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥中包含占各组分总质量0.1～0.3％的缓凝剂；
所述钢渣中CaO+MgO的含量≥35wt％，其中f-CaO≤10wt％。
2.根据权利要求1所述的钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其特征在于，所述硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料的28d抗压强度均≥50.0MPa。
3.根据权利要求1所述的钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其特征在于，所述石膏中SO3的含量≥35wt％。
4.根据权利要求1所述的钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其特征在于，所述石膏为天然石膏、氟石膏、脱硫石膏、磷石膏中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其特征在于，所述缓凝剂为蔗糖、糖蜜、葡萄糖、三乙醇胺、葡萄糖酸盐、磷酸盐中的一种或几种配制而成的水溶液，固含量≥20wt％。
6.根据权利要求1所述的钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥，其特征在于，所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的初凝时间≥6小时，终凝时间≤10小时，7天线膨胀率≥0.15％，28天自由膨胀率≤1.0％。
7.权利要求1～6任一项所述一种钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按比例称取各组分，各组分及其所占重量份数为：钢渣20～45份、硅酸盐水泥熟料30～60份、硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石膏5～10份；
2)将称取的钢渣单独进行粉磨并进行除铁处理，将硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石膏混合并粉磨均匀，然后加入进粉磨和除铁处理后的钢渣，得混合料，继续粉磨至混合料的比表面积≥300m2/kg，即得所述钢渣硫铝酸盐基膨胀型基层稳定专用水泥。
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