CN114920520A - 一种高速路基层用钢渣再生混凝土 - Google Patents

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汪卓
张勇
陶望胜
丁庆军
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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高速路基层用钢渣再生混凝土，包括以下重量份的成分：90‑100份的水泥，15‑20份的改性钢渣微粉，5‑10份的硅灰，5‑10份的粉煤灰，275‑290份的改性钢渣细集料，300‑390份的再生粗集料，0.84‑0.96份的减水剂，38.5‑45.5份的水。本发明采用CO2矿化技术对钢渣进行游离氧化钙和氧化镁进行碳化固定，当将处理后的钢渣微粉和钢渣细集料用于高速路基层用钢渣再生混凝土，可有效避免基层开裂，以最紧密堆积理论适当加入硅灰和粉煤灰填充由水泥、细集料和粗集料构成的空隙，可有效提高所得高速路基层用钢渣再生混凝土的致密度和承载能力。

Description

一种高速路基层用钢渣再生混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种高速路基层用钢渣再生混凝土。
背景技术
混凝土碎块通常是建筑废物的最大组成部分，经过破碎筛分的混凝土碎块可用来替代混凝土中的天然骨料，因此其也被称为再生集料。虽然关于再生集料用于混凝土的研究较多，但因为水泥砂浆的表面粗糙、棱角多并且在混凝土构建破坏和集料生产过程中集料内部出现大量微细裂缝，从而导致再生集料孔隙率大，进而使得表观密度和堆积密度降低，同时使得再生集料的吸水率和吸水速率都远高于天然集料，其中，再生集料的吸水率是天然集料的6-8倍，具体地，再生细集料的吸水率超过10％，而再生粗集料一般吸水率为5％左右，其高的吸水率导致其对于新拌混凝土的流动性不利，还会增加水泥的用量，从而大大限制了推广应用。
钢渣是冶金工业中产生的废渣，因其含有具有水硬胶凝性的硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)及铁铝酸盐等活性矿物，且具有强度高、表面粗糙、耐磨等特点，被应用在建材领域，如用于道路工程回填、道路混凝土、海工混凝土等，是但其存在较高的游离氧化钙和游离氧化镁含量，导致其在实际应用中容易发生路面和构件开裂等现象，导致其也难以推广应用。因此，开发一种具有良好体积稳定性，强度等级和承载力满足高速公路基层要求的高速路基层用钢渣再生混凝土具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种高速路基层用钢渣再生混凝土。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高速路基层用钢渣再生混凝土，包括以下重量份的成分：90-100份的水泥，15-20份的改性钢渣微粉，5-10份的硅灰，5-10份的粉煤灰，275-290份的改性钢渣细集料，300-390份的再生粗集料，0.84-0.96份的减水剂，38.5-45.5份的水。
进一步的，所述改性钢渣微粉通过以下方法制得：
步骤1、将粒径＜4.75mm的钢渣投入球磨机球磨，得到粒径为200目的钢渣细粉；
步骤2、采用CO2矿化技术对上述钢渣细粉进行游离氧化钙和游离氧化镁的固定，然后，采用湿磨工艺对CO2矿化处理后的钢渣细粉进行细磨，固液分离，干燥得到粒径为325目的改性钢渣微粉。
进一步的，所述改性钢渣细集料通过以下方法制得：
按照1：(5-10)的质量比将粒径＜4.75mm的钢渣与质量浓度为20％的碳酸铵水溶液混合均匀后，采用CO2矿化技术对上述钢渣进行游离氧化钙和游离氧化镁的固定，然后干燥得到改性钢渣细集料。
进一步的，采用所述CO2矿化技术对上述钢渣细粉或上述钢渣进行游离氧化钙和游离氧化镁固定时的反应时间为30-60min，CO2压力为5-10bar，CO2温度为40-50℃。
进一步的，所述水泥为P·O普通硅酸盐水泥。
进一步的，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
进一步的，所述改性钢渣细集料的细度模数为2.3-3.0。
进一步的，所述再生粗集料的粒径为5mm-26.5mm。
进一步的，所述减水剂为粉状高性能聚羧酸减水剂，且减水率大于25％。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用CO2矿化技术对钢渣进行游离氧化钙和氧化镁进行碳化固定，将处理后的钢渣微粉和钢渣细集料用于高速路基层用钢渣再生混凝土，可有效避免基层开裂，而且本发明以最紧密堆积理论适当加入硅灰和粉煤灰填充由水泥、细集料和粗集料构成的空隙，可有效提高所得高速路基层用钢渣再生混凝土的致密度，从而有效提高其承载能力和服务水平。
2、本发明采用再生粗集料预陈化的方式有效解决了再生粗集料直接用于配制混凝土时，因表面细颗粒的强吸附作用，在搅拌过程中，导致其与水泥等其他原料对减水剂产生竞争吸附，从而对所得高速路基层用钢渣再生混凝土的工做性能产生不利影响的问题，使得本发明所得的高速路基层用钢渣再生混凝土具有良好的工作性能。
3、本发明成功将钢渣和再生集料同时用于高速路基层，提高了产品附加值，实现了建筑节能，具有较高的环保意义。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明各实施例的高速路基层用钢渣再生混凝土通过以下方法制得：
按照下述表1所示各实施例配比，取15％的水与再生粗集料拌和均匀，静置1h后，与水泥、改性钢渣微粉、硅灰、改性钢渣细集料至于搅拌机内搅拌1.5min，然后，加入减水剂和剩余部分水(85％)，继续搅拌1.5min，得到高速路基层用钢渣再生混凝土，其中，水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为II级粉煤灰，改性钢渣细集料的细度模数为2.3-3.0，再生粗集料的粒径为5mm-26.5mm，减水剂为高性能聚羧酸减水剂，且减水率为27％；改性钢渣细集料的细度模数为2.5。
而且本发明各实施例的改性钢渣微粉通过以下方法制得：
将粒径＜4.75mm的钢渣投入球磨机球磨60min，得到粒径为200目的钢渣细粉；
采用CO2矿化技术对上述钢渣细粉进行游离氧化钙和游离氧化镁的固定，然后，采用湿磨工艺对CO2矿化处理后的钢渣细粉进行细磨，固液分离，干燥，得到粒径为325目的改性钢渣微粉，其中，采用CO2矿化技术对上述钢渣细粉进行游离氧化钙和游离氧化镁固定时的反应时间为60min，CO2压力为8bar，CO2温度为40℃，湿磨工艺中水料比为5：1。
本发明各实施例的改性钢渣细集料通过以下方法制得：
按照1：8的质量比将粒径＜4.75mm的钢渣与质量浓度为20％的碳酸铵水溶液混合均匀后，采用CO2矿化技术对上述钢渣进行游离氧化钙和游离氧化镁的固定，然后，干燥，得到改性钢渣细集料，其中，采用CO2矿化技术对上述钢渣进行游离氧化钙和游离氧化镁固定时的反应时间为60min，CO2压力为8bar，CO2温度为40℃。
表1实施例1-5所得的高速路基层用钢渣再生混凝土的配比
Figure BDA0003667983140000051
对本发明实施例1-5所得的高速路基层用钢渣再生混凝土的工作性能和力学性能进行测试，测试结果如表2所示。
由表2可知，本发明各实施例所得的高速路基层用钢渣再生混凝土具有优异的工作性能，坍落度损失小，在25-35mm左右，其28d强度可达50MPa左右，而且采用本发明所得的高速路基层用钢渣再生混凝土用于高速路基层回填材料时，其服役性能好，服役1年左右也并未出现涨裂现象。
表2实施例1-5所得的高速路基层用钢渣再生混凝土的性能测试结果
Figure BDA0003667983140000052
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高速路基层用钢渣再生混凝土，其特征在于，包括以下重量份的成分：90-100份的水泥，15-20份的改性钢渣微粉，5-10份的硅灰，5-10份的粉煤灰，275-290份的改性钢渣细集料，300-390份的再生粗集料，0.84-0.96份的减水剂，38.5-45.5份的水。
2.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述改性钢渣微粉通过以下方法制得：
步骤1、将粒径＜4.75mm的钢渣投入球磨机球磨，得到粒径为200目的钢渣细粉；
步骤2、采用CO2矿化技术对上述钢渣细粉进行游离氧化钙和游离氧化镁的固定，然后，采用湿磨工艺对CO2矿化处理后的钢渣细粉进行细磨，固液分离，干燥得到粒径为325目的改性钢渣微粉。
3.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述改性钢渣细集料通过以下方法制得：
按照1：(5-10)的质量比将粒径＜4.75mm的钢渣与质量浓度为20％的碳酸铵水溶液混合均匀后，采用CO2矿化技术对上述钢渣进行游离氧化钙和游离氧化镁的固定，然后干燥得到改性钢渣细集料。
4.根据权利要求3所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，采用所述CO2矿化技术对上述钢渣细粉或上述钢渣进行游离氧化钙和游离氧化镁固定时的反应时间为30-60min，CO2压力为5-10bar，CO2温度为40-50℃。
5.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述水泥为P·O普通硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述改性钢渣细集料的细度模数为2.3-3.0。
8.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述再生粗集料的粒径为5mm-26.5mm。
9.根据权利要求1所述的高速路基层用钢渣再生混凝土,其特征在于，所述减水剂为粉状高性能聚羧酸减水剂，且减水率大于25％。
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