适于微波除冰的混凝土及铜矿渣在混凝土方面的应用
【专利摘要】本发明涉及适于微波除冰的混凝土，包括以下组分：水泥、水、碎石、外加剂、砂、铜矿渣。同时还涉及铜矿渣在混凝土方面的应用。本发明提供的混凝土中掺杂了铜矿渣，铜矿渣含有丰富的Fe2O3，对微波具有极强的吸收和发热作用；利用该铜矿渣制成的混凝土路面，其微波除冰效果特别好。同时，提高了对吸波能力强、升温速度快、除冰效率高的工业冶金铜矿渣废料的利用价值，应用前景好。
【专利说明】
适于微波除冰的混凝±及铜矿渣在混凝±方面的应用
技术领域
[0001] 本发明设及适于微波除冰的混凝±，还设及了铜矿渣在混凝±方面的应用。
【背景技术】
[0002] 积雪积冰路面的摩擦系数低，车辆行驶、制动困难，容易引发交通事故，给人民生 命财产带来重大损失。根据对世界主要大中城市进行调查得出的结论，因道路结冰造成的 交通事故占冬季交通事故总量的35% W上。目前，世界上地处高缔地区的各国都在研究有 效地清除道路冰雪的方法。
[0003] 目前，世界各国道路除冰雪常用方法有化学法、热力法和机械法3种。化学法除冰 雪是通过给路面撒布一定量的防冻结化学材料，如盐(化Cl，CaC12)或其它新型融雪剂、除 冰剂等降低冰雪融点，去除冰雪，方法快捷、简单;但同时也会导致混凝±路面严重剥蚀、开 裂和脱皮，损伤道路，破坏环境，并且低溫下除冰效果不理想。热力法除冰雪是通过加热使 路面的冰雪融化达到去除冰雪的方法，热力法去除道路薄冰效果好，清除道路厚冰效果不 理想，并且能源消耗严重。机械法是通过机械装置对冰雪的直接作用，如伊式除雪车、滚刷 式除雪机和旋转式扬雪机等大型除冰雪设备，虽然有较高的除雪效率;但除冰效果不佳，由 于冰与路面结合紧密，机械作业不能使冰层与路面有效分离，而且机械作业很难控制好机 械装置的破碎力，极易损伤道路标线甚至路面。
[0004] 针对上述除冰方式的不足，目前已经提出了微波除冰法，即用微波来除冰:冰层基 本不吸收微波，当道路表面受微波照射时，微波就可W穿过冰层，使微波的电磁能转化为加 热路面材料的热能，贴近路面的冰层融化，达到除冰的作用。但不同的路面材料对微波的吸 波能力不同，进而除冰效果也不同，故研究一种能够明显提高微波除冰效果的路面混凝± 显得尤为重要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种适于微波除冰的混凝±，使用该混凝±制成的路面， 其微波除冰效果很好;同时，提出铜矿渣在混凝±方面的应用。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供W下技术方案:适于微波除冰的混凝±，包括W 下组分:水泥、水、碎石、外加剂、砂、铜矿渣。
[0007] 在上述方案基础上，每Im3混凝±包括W下重量的组分： 水泥 379kg 水 144kg 碎石 1270kg
[000引 外加剂 7.58kg 砂 312-500kg 铜矿渣 125-31化g。
[0009] 在上述方案基础上，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加剂7.58kg、砂500kg、铜矿渣12化g。
[0010] 在上述方案基础上，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加剂7.58kg、砂438kg、铜矿渣18化g。
[0011] 在上述方案基础上，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加剂7.58kg、砂37化g、铜矿渣250kg。
[0012] 在上述方案基础上，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加剂7.58kg、砂31化g、铜矿渣313kg。
[0013] 铜矿渣在混凝±方面的应用，其特征在于，将铜矿渣应用于混凝±，W提高微波对 混凝±路面的除冰效果。
[0014] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明提供的混凝±中渗杂了铜矿 渣，铜矿渣含有丰富的化203,对微波具有极强的吸收和发热作用;利用该铜矿渣制成的混 凝±路面，其微波除冰效果特别好。同时，提高了对吸波能力强、升溫速度快、除冰效率高的 工业冶金铜矿渣废料的利用价值，应用前景好。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0016] 本发明提出了 ：铜矿渣在混凝±方面的应用，即将铜矿渣应用于混凝±，W提高微 波对混凝±路面的除冰效果。下面提供四个在混凝±组分中渗杂铜矿渣的例子。
[0017] 实施例一；
[001引适于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂500kg、铜矿渣12化g。
[0019] 实施例二；
[0020] 适于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂438kg、铜矿渣18化g。
[0021] 实施例
[0022] 适于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂37化g、铜矿渣250kg。
[0023] 实施例四：
[0024] 适于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的组分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂31化g、铜矿渣313kg。
[0025] 下面通过实验数据W体现采用上述混凝±制成路面的微波除冰效果：
[00%] 1.实验材料的准备:水泥，选用哈尔滨水泥厂生产的天碟牌42.5级普通娃酸盐水 泥;外加剂，选用哈尔滨向阳龙科混凝±技术开发有限公司生产的FN-C型高效减水剂;碎石 及砂均选自玉泉石场，碎石公称最大粒径31.5mm，砂的细度模数2.3;铜矿渣，安徽冶炼厂； 水。经检验实验材料各项指标符合《公路水泥混凝±路面施工技术规范KJTG F30-2003)要 求。
[0027] 2.实验分组：Wlm3混凝±制造为例，取水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加剂 7.58kg，根据不同的砂与铜矿渣的配合量，将实验分为八组，编号1-8,详细分组信息见表1。
[0028] 亲1 Im3')良凝+由么巧甫吾亲("並仿.kp·)
[0029]
[0030] 3.混凝±力学性能实验分析
[0031] 用于路面的混凝±首先满足强度要求，本文W抗弯拉设计强度5.OMpa的路面混凝 ±为实验对象，进行混凝±力学性能测试。将上述八组混凝±养护28d测定试件抗弯拉强 度，试验结果如表2:
[0032] 表2混凝±试件抗弯拉强度试验结果表
[0033]
[0034] 由于铜矿渣自身密度大于混凝±用砂，并且一定的火山灰活性效应，上述不同铜 矿渣渗量的混凝±试件抗弯拉强度均满足混凝±配制强度5.7Mpa要求，观察试件破裂面， 发现铜矿渣在试体中分布均匀。由此得出结论，将适量的铜矿渣渗入路面混凝±中可行。
[0035] 且实验时还发现，拌制过程中，编号7和8分组，由于细骨料级配变差，粗颗粒增多， 混凝±拌和物的保水性变差，有泌水现象，并且随铜矿渣渗量的增加，泌水现象越明显，已 不适合配制路面混凝±。
[0036] 4.微波除冰实验之冰层剥离效果对比分析
[0037] 按照编号1-6分组各组分重量在试模中成型混凝±板体试件，试件尺寸500mmX 500mmX 50mm;养护28d后，分别在环境最低溫度-20°C和-35°C下，将试件表面冻结10mm厚冰 层。然后使用微波除冰实验机进行微波除冰试验，该仪器微波频率为2450MHz，功率可调，试 验过程中分别将功率调制5000W，7500W进行测试，试验初始溫度分别为-10°C和-18°C。
[0038] 试验时，将冻结冰层的试件在低溫环境中取出，放入微波除冰实验机专用试模中， 设定功率和加热时间进行试验。设定W下四个试验条件（1)环境最低溫度-20°C，初始试验 溫度-l〇°C，功率5000W; (2)环境最低溫度-350°C，初始试验溫度-18°C，功率5000W; (3)环境 最低溫度-20°C，初始试验溫度-10°C，功率7500W; (4)环境最低溫度-35°C，初始试验溫度- 18°C，功率7500W。
[0039] 针对编号1-6不同铜矿渣含量的六组混凝±板体试件，在相同的加热时间条件下， 得到冰层在试件表面剥离的情况，见表3、表4:
[0040] 表3微波除冰实验效果表(功率5000W)
[0044]通过对实验结果的观察，在加热功率5000W条件下，编号1的普通混凝±吸热效率 低，在环境最低溫度-20°C，初始试验溫度-10°C，10mm厚的冰层Imin与试件表面剥离面积不 超过20% ;在环境最低溫度-35°C，初始试验溫度-18°C条件下，10mm厚的冰层2.5min与试件 表面剥离面积不超过10%。而渗加了铜矿渣的混凝±试件除冰效率显著，在相同的试验条 件下，编号2的试件剥离面积大于40 %和30%，编号3试件大于75 %和70%，编号4试件大于 90%和85%，编号5试件完全剥离或大于95%，编号6试件完全剥离。
[0045] 在加热功率7500W条件下，环境最低溫度-20°C，初始试验溫度-10°C，编号1普通混 凝±试件40s与试件表面剥离面积不超过30%，环境最低溫度-35°C，初始试验溫度-18°C， 1.5min与试件表面剥离面积不超过20%。而渗加了铜矿渣的混凝±试件除冰效率显著，在 相同的试验条件下，编号2试件剥离面积大于40%和30%，编号3试件大于80%和75%，编号 4试件大于90%和85%，编号5和编号6试件完全剥离。
[0046] 5.微波除冰实验之加热效果对比分析
[0047] 按照编号1-6分组各组分重量在试模中成型混凝±板体试件，试件尺寸500mmX 500mm X 50mm;养护28d后，分别在低溫环境将试件表面冻结10mm厚冰层，然后使用微波除冰 实验机W进行微波除冰试验(加热功率:7500W)，W加热至5°C时作为除冰加热效果的评定 条件(此时，冰层从试件表面脱离），将传感器置于混凝±试件中屯、位置且所测溫位置距离 混凝±试件表面15mm，测得各编号混凝±试件的加热时间，见表5。
[004引表5各组混凝±试件加热至5°C时所用时间表
[0049]
[0050] 分析表5并结合表3、表4可知：同等条件下，编号2-6混凝±试件(渗杂了铜矿渣)加 热至5°C (此时冰层从试件表面剥离)所用时间均比编号1混凝±试件(未渗杂铜矿渣)要少， 特别是编号3-6混凝±试件加热效果好；同等条件下，加热相同时间，编号2-6混凝±试件上 的冰层剥离面积要大于编号1混凝±试件的冰层剥离面积，特别是编号3-6混凝±试件冰层 剥离效果好。
[0051] 6.结论:渗入铜矿渣制作的混凝±试件能够显著提高微波除冰效果。
【主权项】
1. 适于微波除冰的混凝±，其特征在于，包括W下组分:水泥、水、碎石、外加剂、砂、铜 矿渣。2. 根据权利要求1所述的适于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的组分： 水泥 379kg 水 144kg 碎石 1270kg 外加剂 7.郎kg 砂 312-500kg 铜矿渣 125-313kg。3. 根据权利要求2所述的适于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂500kg、铜矿渣12化g。4. 根据权利要求2所述的适于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂438kg、铜矿渣18化g。5. 根据权利要求2所述的适于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂37化g、铜矿渣250kg。6. 根据权利要求2所述的适于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的组分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加剂7.58kg、砂31化g、铜矿渣313kg。7. 铜矿渣在混凝±方面的应用，其特征在于，将铜矿渣应用于混凝±W提高微波对混 凝±路面的除冰效果。
【文档编号】C04B111/20GK106082876SQ201610473411
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】孙凌, 张家平, 关辉, 武鹤, 于文勇, 林淋, 贺东彪, 杨伟杰, 于文, 王国峰, 王佳梅, 陈爱莲
【申请人】黑龙江工程学院