本发明属于路面材料领域，涉及一种新型道路钢渣水泥配方研制及应用。
背景技术：
公路建设是国家的基础产业和经济发展的先行行业，公路在长期使用过程中，会受到阳光的暴晒，雨水的浸泡侵蚀，车辆的碾压磨损等作用，使路面产生不同程度的破坏。其中，高速公路由于使用强度大，地处环境恶劣，相比普通公路破坏程度更加严重。因此，如何制造出高性能，高强度道路专用水泥，如何使混凝土的基础更稳定，从而充分发挥高速公路的使用效率，延长高速公路使用年限，减少路面路基损坏，将是高速公路发展进程中所面临的新课题。目前，高速公路修建有占地多，有对环境影响大，投资大，造价大，工期长的等缺点。钢渣作为一种工业固体废物在国内具有利用率低，来源广泛等特点。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种制备简单、性能优良的新型道路钢渣水泥及其制备方法和应用，本发明的新型道路钢渣水泥通过回收利用钢渣，将钢渣与水泥熟料，矿渣等原料配比，提高了水泥的抗冻性，抗腐蚀性和体积稳定性，减小了水泥干缩变化，降低了水化热。新型道路钢渣水泥修筑道路，具有强度高，耐磨性和防滑性好，耐久性好，维护费用低，能够延长高速公路使用年限等特点。
本发明涉及一种新型道路钢渣水泥，所述钢渣水泥按照质量份数包括：68～72份水泥熟料、18～22份钢渣、4.6～5.4份矿渣、4.1～4.8份石膏和0.4～0.6份混凝土激化剂。
优选地，所述混凝土激化剂为cck-1混凝土激化剂。
优选地，所述钢渣水泥按照质量份数包括：69～71份水泥熟料、19～21份钢渣、4.8～5.2份矿渣、4.3～4.7份石膏和0.45～0.55份混凝土激化剂。
优选地，所述钢渣水泥按照质量份数包括：70份水泥熟料、20份钢渣、5份矿渣、4.5份石膏和0.5份混凝土激化剂。
优选地，所述钢渣水泥中还包括表面活性剂。
优选地，所述表面活性剂为aeo-9表面活性剂(属于脂肪醇聚氧乙烯醚，r-o-(ch2ch2o)nh(r＝c12～18,n＝15～16))，是天然脂肪醇与环氧乙烷加成物，为非离子表面活性剂)。
本发明还涉及一种新型道路钢渣水泥的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)原料称取：按照质量份数分别称取68～72份水泥熟料、18～22份钢渣、4.6～5.4份矿渣、4.1～4.8份石膏和0.4～0.6份混凝土激化剂；
(2)原料破碎：将步骤(1)称取的原料分别破碎后分别过2mm筛，得到破碎后的原料；
(3)研磨：将步骤(2)得到的破碎后的原料中的水泥熟料用小磨研磨后，过80μm方孔筛，筛余量≤9.2份；除水泥熟料外的破碎后的原料用小磨研磨不低于40min；混合均匀，即得到本发明的新型道路钢渣水泥；
所述步骤(3)中筛余量是指物料过筛后剩余的质量份数。
优选地，所述步骤(2)中水泥熟料过80μm方孔筛，筛余量≤5.2份，所述筛余量是指物料过筛后剩余的质量份数。
优选地，所述步骤(1)中各原料按照质量份数包括69～71份水泥熟料、19～21份钢渣、4.8～5.2份矿渣、4.3～4.7份石膏和0.45～0.55份混凝土激化剂。
优选地，所述步骤(1)中各原料按照质量份数包括70份水泥熟料、20份钢渣、5份矿渣、4.5份石膏和0.5份混凝土激化剂。
优选地，所述所述步骤(1)中的原料中还包括表面活性剂。
本发明还涉及一种新型道路钢渣水泥的应用，所述新型道路钢渣水泥用于制备混凝土。
所述新型道路钢渣水泥用于制备混凝土时，本发明的新型道路钢渣水泥作为主要胶凝材料，砂、石子作为骨料，其中作为骨料的砂符合jgj52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中ⅱ类技术要求，细度模数在2.6～2.9之间。
优选地，所述新型道路钢渣水泥用于制备混凝土的方法包括以下步骤：
(1)根据钢渣水泥混凝土的设计强度和钢渣水泥的实际强度来确定水和水泥的比例，拌制钢渣水泥混凝土时的需水量比普通混凝土大，得到钢渣水泥混凝土的初步配比；
(2)在保持水和水泥的比例不变的情况下，不断调整砂和石子之间的比例关系，观察拌合物的和易性，测定混凝土28d强度，找到砂和石子最适合的比例。
本发明新型道路钢渣水泥及其制备方法和应用与现有技术不同之处在于：
本发明所述的新型道路钢渣水泥提高了普通水泥的抗压强度和抗折强度，又具有减少42.5标号水泥配比中熟料掺入比例和降低生产成本的特性，系统地完善了水泥掺料的性能，为道路专用水泥或低标号水泥的开发奠定了基础，说明本发明所述的新型钢渣水泥具有更强的实用性以及经济效益，能够降低成本，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
通过以下实施例和验证试验对本发明的新型道路钢渣水泥及其制备方法和应用作进一步的说明。
实施例1
本实施例的新型道路钢渣水泥按以下步骤制备：
(1)原料称取：分别称取68kg水泥熟料、20kg钢渣、5kg矿渣、4.7kg石膏和0.45kg混凝土激化剂；
(2)原料破碎：将步骤(1)称取的原料分别破碎后分别过2mm筛，得到破碎后的原料；
(3)研磨：将步骤(2)得到的破碎后的原料中的水泥熟料用小磨研磨后，过80μm方孔筛，筛余量为9.2kg；除水泥熟料外的破碎后的原料用小磨研磨40min；混合均匀，即得到本发明的新型道路钢渣水泥；
步骤(3)中筛余量是指物料过筛后剩余的质量。
实施例2
本实施例的新型道路钢渣水泥按以下步骤制备：
(1)原料称取：分别称取71kg水泥熟料、19kg钢渣、4.8kg矿渣、4.3kg石膏和0.5kg混凝土激化剂；
(2)原料破碎：将步骤(1)称取的原料分别破碎后分别过2mm筛，得到破碎后的原料；
(3)研磨：将步骤(2)得到的破碎后的原料中的水泥熟料用小磨研磨后，过80μm方孔筛，筛余量为3.8kg；除水泥熟料外的破碎后的原料用小磨研磨50min；混合均匀，即得到本发明的新型道路钢渣水泥；
步骤(3)中筛余量是指物料过筛后剩余的质量。
实施例3
本实施例的新型道路钢渣水泥按以下步骤制备：
(1)原料称取：分别称取70kg水泥熟料、21kg钢渣、5.4kg矿渣、4.1kg石膏和0.4kg混凝土激化剂；
(2)原料破碎：将步骤(1)称取的原料分别破碎后分别过2mm筛，得到破碎后的原料；
(3)研磨：将步骤(2)得到的破碎后的原料中的水泥熟料用小磨研磨后，过80μm方孔筛，筛余量为5kg；除水泥熟料外的破碎后的原料用小磨研磨60min；混合均匀，即得到本发明的新型道路钢渣水泥；
步骤(3)中筛余量是指物料过筛后剩余的质量。
实施例4
本实施例的新型道路钢渣水泥按以下步骤制备：
(1)原料称取：分别称取69kg水泥熟料、22kg钢渣、4.6kg矿渣、4.5kg石膏和0.55kg混凝土激化剂；
(2)原料破碎：将步骤(1)称取的原料分别破碎后分别过2mm筛，得到破碎后的原料；
(3)研磨：将步骤(2)得到的破碎后的原料中的水泥熟料用小磨研磨后，过80μm方孔筛，筛余量为6.2kg；除水泥熟料外的破碎后的原料用小磨研磨40min；混合均匀，即得到本发明的新型道路钢渣水泥；
步骤(3)中筛余量是指物料过筛后剩余的质量。
实施例5
本实施例的新型道路钢渣水泥按以下步骤制备：
(1)原料称取：分别称取72kg水泥熟料、18kg钢渣、5.2kg矿渣、4.9kg石膏和0.6kg混凝土激化剂；
(2)原料破碎：将步骤(1)称取的原料分别破碎后分别过2mm筛，得到破碎后的原料；
(3)研磨：将步骤(2)得到的破碎后的原料中的水泥熟料用小磨研磨后，过80μm方孔筛，筛余量为8.4kg；除水泥熟料外的破碎后的原料用小磨研磨70min；混合均匀，即得到本发明的新型道路钢渣水泥；
步骤(3)中筛余量是指物料过筛后剩余的质量。
实施例6
本实施例的新型道路钢渣水泥的制备方法与实施例5的不同之处在于：步骤(1)原料称取时，还称取1017g的表面活性剂。该新型道路钢渣水泥的原料配比中添加表面活性剂掺入量在1wt％(表面活性剂的掺入量指表面活性剂占新型道路钢渣水泥的质量分数)最佳。添加矿渣的水泥强度形成机理与材料性质各龄期是相同。但当表面活性剂掺入量大于1wt％之后强度也在降低，根据28天实测强度来看，添加矿渣的水泥添加表面活性剂掺入量在1wt％最佳。
实施例7
本实施例的新型道路钢渣水泥的应用，采用实施例1-5中制得的新型道路钢渣水泥制备混凝土。
新型道路钢渣水泥用于制备混凝土时，上述实施例制得的新型道路钢渣水泥作为主要胶凝材料，砂、石子作为骨料，其中作为骨料的砂符合jgj52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中ⅱ类技术要求，细度模数在2.6～2.9之间。
具体按以下步骤进行：
(1)根据钢渣水泥混凝土的设计强度和钢渣水泥的实际强度来确定水和水泥的比例，拌制钢渣水泥混凝土时的需水量比普通混凝土大，得到钢渣水泥混凝土的初步配比；
(2)在保持水和水泥的比例不变的情况下，不断调整砂和石子之间的比例关系，观察拌合物的和易性，测定混凝土28d强度，找到砂和石子最适合的比例。
本实施例5方案最优，其中72kg水泥熟料、18kg钢渣、5.2kg矿渣、4.9kg石膏和0.6kg混凝土激化剂。
对比例1
本对比例的新型道路钢渣水泥的按下述步骤制备：第一步，将原料按重量分数计，原料包括65份水泥熟料、20份钢渣、10份矿渣、4份石膏、1份混凝土激化剂(配方1)；第二步，将原料按比例配合后，先将大颗粒状材料破碎成小颗粒状，过2mm筛，将未完全破碎的颗粒去除；第三步，用小磨研磨后，水泥按重量分数计过80μm方孔筛，筛余量为13.2份，除熟料外所有配比磨制时间均为40min，熟料磨制时间为60min。该实例获得的新型钢渣水泥的性能(细度(％)、28天干缩值(％)、凝结时间(min)、抗折强度(mpa)和抗压强度(mpa))与用实施例1所述配方制得的新型道路钢渣水泥进行对比，对比数据如表1所示。
对比例2
本对比例的新型道路钢渣水泥的按下述步骤制备：第一步，将原料按重量分数计，原料包括70份水泥熟料、20份钢渣、5份矿渣、5份石膏、0份混凝土激化剂(配方2)；第二步，将原料按比例配合后，先将大颗粒状材料破碎成小颗粒状，过2mm筛，将未完全破碎的颗粒去除；第三步，用小磨研磨后，水泥按重量分数计过80μm方孔筛，筛余量为8.4份，除熟料外所有配比磨制时间均为40min，熟料磨制时间为60min。该实例获得的新型钢渣水泥的性能(细度(％)、28天干缩值(％)、凝结时间(min)、抗折强度(mpa)和抗压强度(mpa))与用实施例1所述配方制得的新型道路钢渣水泥进行对比，对比数据如表1所示。
表1不同配方制得的水泥所制得的混凝土的性能
综上所述，本发明的新型道路钢渣水泥提高了普通水泥的抗压强度和抗折强度，为同材料钢渣水泥中的最优配比，又具有减少42.5标号水泥配比中熟料掺入比例，降低生产成本的特性，系统完善了水泥掺料的性能，为道路专用水泥或低标号水泥的开发奠定了基础，说明本发明所述的新型钢渣水泥具有更强的实用性以及经济效益，能够降低成本，具有广泛的应用前景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。