钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材的制作方法

文档序号:8537498阅读:324来源:国知局
钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材,是一种利用偏高岭土、熟 石灰、少量复合早强减水剂,在常温下激发钢渣的复合活性基材,属于交通运输工程和土木 工程中地基处理的技术领域。
【背景技术】
[0002] 截止至2012年粗钢产量达约8. 3亿吨,占世界总产量的约50%。目前,我国钢渣 产量占粗钢产量的15~20%,因此每年约有1亿~1. 5亿吨钢渣伴随着粗钢生产而产出。 但是我国钢渣利用率却不到25%,因此每年有大量钢渣得不到利用,造成土壤受到污染、土 壤微生物群遭到破坏、地下水体污染等问题。
[0003] 钢渣是一种具有潜在胶凝性的材料,其钢渣化学成分中主要是CaO、SiO2,和少 量Al 2O3, Fe203、MnO等含量波动幅度较大;矿物成分主要是钢渣的主要矿物组成有硅酸三 钙(C 3S)、硅酸二钙(C2S)、R0(R代表镁、铁、锰的氧化物所形成的固熔体)、游离石灰(free CaO ;f-CaO)等。由于钢渣中C2S占30~60%,而C3S含量却只有不到20%,因此钢渣水化 速度比普通硅酸盐水泥慢许多,通常被用来做路基填料、混凝土骨料、沥青混合料骨料来使 用,而往往并不将钢渣作为叫胶凝材料使用。其原因主要是钢渣内部活性较难激发出来,其 早期水化程度低,表现为早期强度低。
[0004] 另一方面,现有钢渣重构技术是向钢渣中加入调整材料(铝质、硅质和钙质材 料),使其在高温下发生化学反应,吸收f-CaO,并生成活性矿物C 2SX3S和C3A等,提高钢渣 的胶凝活性。现有的钢渣重构技术主要包括:前端重构和后端重构。前端重构指在保持高 温下向钢渣内添加调制剂,对钢渣组分进行调整;后端重构指在常温下掺入调制剂,随后在 高温下煅烧一段时间后冷却,达到对钢渣组分进行调整的目的。两种重构技术能够使重构 后的钢渣成分与水泥相似,但都涉及到高温条件,成本较高,并不直接适用于交通运输工程 和土木工程中地基处理中作为土体固化剂。同时,高温条件重构钢渣需要消耗大量的电能、 热能,消耗大量能源,对环境保护,降低二氧化碳排放不利。
[0005] 从合理利用材料和在适合的条件下发挥出材料最大性能等角度出发,需要对钢渣 重构技术进行在室温下激发钢渣活性的弥补。常用的钢渣碱性激发剂有石膏、熟料、石灰和 碱金属的硅酸盐、碳酸盐或氢氧化物等。偏高岭土是一种活性地聚合物,是以高岭土为原 料,在适当的温度下(600°C~900°C)经脱水形成的无水硅酸铝(Al 203 * 2Si02,AS2)。偏高 岭土在碱性环境下能够被激发出其活性,即所谓的火山灰活性,在高岭土煅烧的过程中系 统的自由能升高,结构稳定性降低,Al-O结构发生重组从而表现出活性。在材料使用中,往 往需要向材料中添加复合添加剂来满足材料实际使用需求,这些外加剂通常有减水剂、早 强剂、引气剂等。
[0006] 为此本发明以熟石灰和偏高岭土为原料,以复合早强减水剂为外加剂,寻求合适 的配比,形成能够常温下激发钢渣的复合重构基材。

【发明内容】

[0007] 技术问题:针对目前钢渣重构技术均为高温重构技术,无法在工程中直接应用的 问题,将含活性的偏高岭土添加在钢渣中,并向其中加入碱性激发剂和早强减水剂,形成复 合重构基材,达到从化学成分上补足钢渣与普通硅酸盐水泥上的差异,激发钢渣潜在胶凝 性,提升钢渣整体利用率,节约能源和降低二氧化碳排放的目的。
[0008] 技术方案:依照普通硅酸盐水泥的率值范围,向钢渣中添加偏高岭土和熟石灰,使 混合物的化学成分于普通硅酸盐水泥相似。控制指标分别是:
[0009] ①娃率(Silica Modulus,SM) SM = SiO2/ (Al203+Fe203)
[0010] ②错率(Iron Modulus,IM) IM = Al203/Fe203
[0011] ③石灰饱和系数(Lime Saturation Coefficient,KH)
【主权项】
1. 钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材,其特征在于:向钢渣中添加偏高岭土 和熟石灰,控制指标分别是: ① 硅率 SM = Si(V(Al203+Fe203) ② 铝率頂=Al203/Fe203 ③ 石灰饱和系数KH
控制SM在2~2. 4之间;頂在1. 2~1. 6之间,而KH在0. 9~0. 94之间,并掺入质量 比为2%的早强减水剂,配置好混合物后,依照该需水量制样,放入标准养护室,制样成品。
2. 根据权利要求1所述的钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材,其特征在于所 述的钢渣为比表面积为300m2/g~500m 2/g之间的钢渣粉,钢渣:熟石灰:偏高岭土的质量 比例在26~36 :55~64 :7~10。
3. 根据权利要求1所述的钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材,其特征在于所 述的早强减水剂配比为: 〇
【专利摘要】本发明是钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材,属于交通运输工程和土木工程中地基处理的技术领域;钢渣常温重构制备地基加固的新型复合基材,其特征在于:向钢渣中添加偏高岭土和熟石灰,控制指标分别是:控制SM在2~2.4之间;IM在1.2~1.6之间,而KH在0.9~0.94之间,配置好混合物后,依照该需水量制样,放入标准养护室,制样。依据水泥配比将钢渣重构后,钢渣的成分得到了弥补和补充,在早期强度上有了明显提高,能够大大的降低成本。
【IPC分类】C04B7-17
【公开号】CN104860554
【申请号】CN201510234056
【发明人】刘倩雯, 邓永锋, 顾兴宇, 刘松玉
【申请人】东南大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月8日
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