专利名称：钢渣沥青级配碎石混合料的制作方法
技术领域：
本发明属于公路建筑材料技术领域，具体是指一种用于公路柔性基层的钢渣浙青级配碎石混合料。
背景技术：
在我国已建成的高速公路中90%以上的是以半刚性材料为基层、浙青混凝土为面层的路面，即半刚性路面。这种路面结构具有强度和承载能力高的优点，但其缺点也很明显，集中体现在1)半刚性基层材料收缩量较大，极易引起浙青路面的反射裂缝，造成局部网裂和坑洞；2)半刚性基层排水性能差，易导致水滞留在基层与面层间，从而影响路面受力并导致基层整体承载力下降；3)半刚性基层浙青路面对重载车具有更大的轴载敏感性， 对半刚性基层浙青路面的使用寿命十分不利，尤其是现代公路运输超限超载现象尤为突出。而柔性基层除了具有抗超载能力强的优点之外，相比半刚性基层，其韧度更好，几乎不会产生反射裂缝。而且其水稳定性能好，不易发生结构性破坏。因此柔性基层结构近年来得到了道路工作者的青睐。较为常见的柔性基层材料为浙青级配碎石混合料、级配砂砾混合料等。目前浙青级配碎石混合料主要使用玄武岩、石灰岩等天然石料为主骨料。但这些天然石料在我国大多数地区有很少或几乎没有储量，因而它们的价格较高。据统计，我国的石灰岩如果按照现有的消耗速度，只能再维持20年的供应。钢渣是钢铁冶炼企业产生的一种工业固体废物，排出量约为粗钢产量的15 20%，我国炼钢企业每年都有大量钢渣产生，2010年我国钢渣年产量已达到2000万吨，堆积的钢渣不仅占用大量土地，而且造成环境污染。国内外已经有企业将钢渣广泛用于道路路基的垫层、结构层，尤宜用作浙青拌合料的骨料铺筑路面层，这样可以大幅带动钢渣应用的需求，缓解钢渣对生态环境的危害。但是，目前这些在道路工程领域对钢渣的综合利用主要集中于浙青面层的应用，而缺乏使用钢渣制备应用于公路柔性基层结构的浙青级配碎石混合料的先例。
发明内容
本发明目的就是要提供一种成本低廉、粒度级配合理、防水性能和稳定性能优良的钢渣浙青级配碎石混合料。为实现上述目的，本发明的钢渣浙青级配碎石混合料，其特殊之处在于，该混合料的各组份重量百分比含量为骨料颗粒占90 93%,浙青占4 6%,石灰石矿粉占3 4%，所述骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度> 0_的四种颗粒级配构成，所述四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为21 24%、20 28%、19 25%和32 37%，所述骨料为钢渣或钢渣和石灰石的混合物。优选的，所述骨料的四种颗粒级配中，31. 5mm >粒度> 19mm的为钢渣，其它粒度的为石灰石；或者，所述31. 5mm彡粒度> 19mm和19彡粒度> 9. 5mm的为钢渣，其它粒度的为石灰石；或者，所述4. 75 >粒度> Omm为石灰石，其它粒度的钢渣。如此选材能更好地扩大钢渣的应用范围，使粒度在31. 5mm左右的钢渣也可以被用来作为浙青级配碎石混合料的构造材料，而且，通过设计钢渣与石灰石的杂合型级配，有效降低所需浙青含量，能大幅降低此钢渣浙青级配碎石混合料的制备成本。优选的，所述浙青为70#重交浙青，相比于工程常用的聚合物改性浙青，使用该浙青的钢渣级配碎石混合料施工和易性更好，且成本较低廉。优选的，所述钢渣的表观相对密度在3. 300 3. 400g/cm3之间。优选的，所述石灰石的表观相对密度在2. 600 2. 800g/cm3之间。优选的，所述的石灰石矿粉的粒度分布为0. 6mm通过率为100%，O. 15mm通过率为95 100%，O. 075通过率为90 100%。优选的，所述钢渣中游离氧化钙含量控制在I. 5%以下。因为在钢渣中游离氧化钙含量超过I. 5%之后，极易造成钢渣浙青级配碎石混合料遇水发生体积膨胀，产生裂缝、崩碎等病害，进而严重威胁浙青面层，产生塌陷、反射性裂缝等病害，从而缩短公路服役时间。优选的，所述钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2%。这种性能的钢渣可以保证浙青及浙青胶浆对钢渣的完全包裹，形成钢渣颗粒对水的隔离效果，保证此钢渣浙青级配碎石混合料的结构稳定。本发明的钢渣浙青级配碎石混合料中的各组分作用机理及其含量限定的原因如下与玄武岩、石灰岩等传统石料相比，钢渣具有强度高、耐磨性和防滑性好，且与浙青有优良的粘附性，本发明钢渣浙青级配碎石混合料的骨料选用纯钢渣级配或者采用钢渣与石灰石组成的杂合型级配，并且根据浙青稳定碎石基层(ATB)悬浮密实结构的特点和钢渣破碎后粒径分布规律，将骨料按四种颗粒级配和特定的重量配比来选择，不仅最大限度地利用各粒径大小的钢渣，而且更有利于混合料内部的集料相互干涉，使得较粗的前一级集料受较细的后一级集料的影响，次级集料将前级集料给挡住，让前级的粗集料无法相互间直接接触，这样，粗集料之间不能镶嵌构成骨架，就如同悬浮在浙青胶浆与次一级的细集料之中一般，悬浮密实结构的空隙率较小、内部的粘聚力则相对较大，相对的其防水性能优
巳本发明的钢渣浙青级配碎石混合料，拥有较高的结构承载能力和耐久性能，能有效提高公路的承载能力以及抗水损害、抗裂缝、抗过载能力，而且制造和维护费用低廉，可作为柔性基层材料用于高速公路、一级公路及其它等级公路。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明的钢渣浙青级配碎石混合料作进一步详细说明。实施例I一种钢渣浙青级配碎石混合料，它各组份重量百分比含量为骨料颗粒占92 %， 70#重交浙青占5%，石灰石矿粉占3%，该骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度> Omm的四种颗粒级配的钢洛构成，四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为21^^22^^21%和36%，该钢渣为武汉钢铁公司转炉渣在自然条件下陈化三年后制得钢渣，所选取的钢渣的表观相对密度在3. 300 3. 400g/cm3之间、钢渣中游离氧化钙含量在I. 5%以下、钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2% ;所选取的石灰石的表观相对密度在2. 600 2. 800g/cm3之间，所采用的石灰石矿粉的粒度分布为0. 6mm通过率为100%,0. 15mm通过率为95 100%，O. 075mm通过率为90 100%。实施例2一种钢渣浙青级配碎石混合料，它各组份重量百分比含量为骨料颗粒占90 %， 浙青占6%，石灰石矿粉占4%，该骨料由31. 5_彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm三种级配的钢洛颗粒和4. 75彡粒度> Omm的石灰石颗粒构成，四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为22%、24%、22%和32%，其中的钢渣为武汉钢铁公司转炉渣在自然条件下陈化三年后制得，所选取的钢渣的表观相对密度在3. 300 3. 400g/cm3 之间、钢渣中游离氧化钙含量在I. 3%以下、钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2% ;所选取的石灰石的表观相对密度在2. 600 2. 700g/cm3之间，所米用的石灰石矿粉的粒度分布为0. 6mm通过率为100%，O. 15mm通过率为95 100%，O. 075mm通过率为 90 100%。实施例3 一种钢渣浙青级配碎石混合料，它各组份重量百分比含量为骨料颗粒占93 %， 浙青占4%,石灰石矿粉占3%,该骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm两种级配的钢洛颗粒和9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度> Omm两种级配的石灰石颗粒构成，四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为24%、20%、20%和36%，所选取的钢渣的表观相对密度在3. 300 3. 400g/cm3之间、钢渣中游离氧化钙含量在I. 2%以下、钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2%;所选取的石灰石其表观相对密度在2. 700 2. 800g/ cm3之间，所采用的石灰石矿粉的粒度分布为0. 6_通过率为100%，O. 15_通过率为95 100 %，O. 075mm 通过率为 90 100 %。实施例4一种钢渣浙青级配碎石混合料，它各组份重量百分比含量为骨料颗粒占92 %， 浙青占4. 5%，石灰石矿粉占3. 5%，该骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm的钢渣颗粒和19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度Omm三种级配的石灰石颗粒构成，四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为21%、28%、19%和32%，所选取的钢渣的表观相对密度在3. 300 3. 400g/cm3之间、钢渣中游离氧化钙含量在I. 4%以下、钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2% ;所选取的石灰石其表观相对密度在2. 700 2. 800g/cm3 之间，所采用的石灰石矿粉的粒度分布为0. 6mm通过率为100%，O. 15mm通过率为95 100 %，O. 075mm 通过率为 90 100 %。实施例5一种钢渣浙青级配碎石混合料，它各组份重量百分比含量为骨料颗粒占90 %， 浙青占6%,石灰石矿粉占4%,该骨料由31. 5mm≥粒度> 19mm、19≥粒度> 9. 5mm两种级配的钢洛颗粒和9. 5≥粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度Omm两种级配的石灰石颗粒构成，四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为24%、25%、19%和32%，所选取的钢渣的表观相对密度在3. 300 3. 400g/cm3之间、钢渣中游离氧化钙含量在I. 2%以下、钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2% ;所选取的石灰石其表观相对密度在2. 700 2. 800g/ cm3之间，所采用的石灰石矿粉的粒度分布为0. 6_通过率为100%，O. 15_通过率为95 100 %，O. 075mm 通过率为 90 100 %。对上述实施例I 5的混合料，按所确定的重量配合比称取各档钢渣颗粒和石灰石颗粒采用间歇式搅拌设备进行混合，然后在180°C烘箱中烘干至恒重，再倒入拌合设备中，并加入对应比例的浙青和石灰石矿粉，均匀拌和90 120s即可完成钢渣浙青级配碎石混合料的制备。对上述各实施例的钢渣浙青级配碎石混合料的各种力学性能进行测试，结果对应如表I所示表I
权利要求
1.一种钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于，该混合料的各组份重量百分比含量为 骨料颗粒占90 93%，浙青占4 6%，石灰石矿粉占3 4%，所述骨料由31. 5_ >粒度 > 19mm、19 >粒度> 9. 5mm、9. 5 >粒度> 4. 75mm、4. 75 >粒度0_的四种颗粒级配构成， 所述四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为21 24%、20 28%、19 25%和32 37%,所述骨料为钢渣或钢渣和石灰石的混合物。
2.根据权利要求I所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所述骨料的四种颗粒级配中，31. 5mm彡粒度> 19mm的为钢渣，其它粒度的为石灰石。
3.根据权利要求I所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所述骨料的四种颗粒级配中，31. 5mm彡粒度> 19mm和19彡粒度> 9. 5mm的为钢渣，其它粒度的为石灰石。
4.根据权利要求I所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所述骨料的四种颗粒级配中，4. 75彡粒度Omm为石灰石，其它粒度的钢渣。
5.根据权利要求I 4中任意一项所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所述浙青为70#重交浙青。
6.根据权利要求I 4 述钢渣的表观相对密度在3.
7.根据权利要求I 4 述石灰石的表观相对密度在
8.根据权利要求I 4 述石灰石矿粉的粒度分布为通过率为90 100%。
9.根据权利要求I 4中任意一项所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所 300 3. 400g/cm3 之间。中任意一项所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所 2. 600 2. 800g/cm3 之间。中任意一项所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于所 :0. 6mm通过率为 100%，0. 15mm通过率为 95 100%，0. 075mm中任意一项所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于述钢渣中游离氧化钙含量控制在I. 5%以下。
10.根据权利要求I 4中任意一项所述的钢渣浙青级配碎石混合料，其特征在于述钢渣在60°C热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2%。
全文摘要
本发明公开了一种钢渣沥青级配碎石混合料，该混合料的各组份重量百分比含量为骨料颗粒占90～93％，沥青占4～6％，石灰石矿粉占3～4％，所述骨料由31.5mm≥粒度＞19mm、19≥粒度＞9.5mm、9.5≥粒度＞4.75mm、4.75≥粒度＞0mm的四种颗粒级配构成，所述四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为21～24％、20～28％、19～25％和32～37％，所述骨料为钢渣或钢渣和石灰石的混合物。实践证明，该混合料成本低廉、粒度级配合理、防水性能和稳定性能优良。
文档编号C04B26/26GK102584111SQ201210011979
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者刘思, 吴少鹏, 吴江红, 唐岚, 庞凌, 李晖, 李灿华, 汪平刚, 汪晖, 苏悦, 谢君 申请人:武汉钢铁(集团)公司