改性钢渣及其制备方法和在SMA沥青混凝土中的应用技术

本发明专利技术涉及SMA沥青混凝土技术领域，尤其涉及改性钢渣及其制备方法和在SMA沥青混凝土中的应用。所述改性钢渣包括如下组分：钢渣80‑90％、白泥5‑10％、赤泥5‑10％。本发明专利技术先将所述钢渣先进行水洗,对水洗后的钢渣烘干至完全干燥，保证得到的钢渣中游离氧化钙含量不大于2％，即得钢渣集料；然后将步骤(1)中的钢渣集料研磨，获得钢渣粗粉；将烘干后的白泥进行研磨,获得白泥粗粉；将烘干后的赤泥进行研磨,获得赤泥粗粉；将所述钢渣粗粉、白泥粗粉、赤泥粗粉按比例进行混合,然后研磨，即得改性钢渣。本发明专利技术采用钢渣、白泥、赤泥制备道路工程材料,并代替部分天然材料,解决天然石料的过度开采问题。

【技术实现步骤摘要】
改性钢渣及其制备方法和在SMA沥青混凝土中的应用
本专利技术涉及SMA沥青混凝土
，尤其涉及改性钢渣及其制备方法和在SMA沥青混凝土中的应用。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着我国城市建设和公路、铁路等基础设施建设的发展，工程建设消耗了大量的不可再生资源。其中，经过几十年的破坏性开采,我国多数地区的石灰石已成为稀缺资源。作为我国公路建设的主要面层铺装材料--沥青混凝土,其中的填料部分即为石灰岩经破碎、磨细后制得的石灰岩矿粉。作为沥青马蹄脂碎石(SMA),填料的掺量约占混合料总质量的5-10％,主要起填充间断级配中集料的骨架空隙、有效裹覆沥青、提高沥青劲度和提高集料胶浆黏附性等作用,是SMA沥青混合料中不可或缺的重要组成部分。随着我国自然资源的不断消耗,特别是近年来社会对环境保护和自然资源保护意识的增强,大量的石灰岩石料厂关闭,导致石料供不应求,优质石料已经达到被疯抢的程度。与此同时,由于石灰岩矿粉生产过程中产生的大量粉尘对空气质量产生及其负面的影响,部分不合格的石灰岩矿粉生产企业被关停整改,导致石灰岩矿粉价格逐年攀升,给公路建设投资单位和施工企业带来了严重的成本压力。钢渣是炼钢过程产生的一种工业固体废弃物,占到粗钢产量的10％-15％,数量十分惊人。然而,目前我国钢渣综合利用有限,利用率不超过30％,累计堆存的钢渣已超过10亿吨,每年仍以数千万吨递增。钢渣堆积既占用大量土地,又污染环境。随着社会对安全生产和环境保护的日益重视,钢渣的排放与堆存已成为制约钢铁行业发展的重要瓶颈和区域社会发展与环境保护的负担。如通过技术创新,提高钢渣的资源化率,既可以解决钢渣堆积造成的环境危害问题,又能拓展建筑材料来源,缓解其天然资源短缺的困境。例如，李新宇等在《钢渣SMA-13沥青混凝土设计与路用性能研究》中借助SMA的设计方法，将钢渣应用于道路工程，研究钢渣SMA-13沥青混凝土的设计与制备，并进行了路用性能分析，探讨了钢渣作为筑路材料的可行性，其研究显示：将钢渣作为筑路材料应用于道路工程建设，不仅解决了天然岩石供应不足的问题，又保护了自然环境，具有广阔的工程应用前景。冯艳瑾在《钢渣细料与钢渣粉在SMA-13沥青混合料中的应用研究》中通过相关试验确定钢渣细集料与钢渣粉在面层SMA-13沥青混凝土中的应用可行性，对钢渣SMA-13混合料的级配设计、路用性能以及经济性进行了研究，解决目前钢渣在沥青混凝土中应用存在的安全风险和成本过高的问题。目前，尽管已经有大量将钢渣用于SMA沥青混凝土的制备、设计的技术，然而，本专利技术人研究后发现：目前钢渣在沥青混凝土中的应用，主要使用大粒径钢渣代替传统粗集料，对于钢渣微粉的利用还尚有欠缺。同时，石灰岩矿粉价格越来越高，如何将钢渣微粉应用于SMA沥青混凝土的生产，代替传统石灰岩矿粉，是需要研究的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是开发成本可控、性能稳定的石灰岩矿粉替代材料,研究适用于替代材料的沥青混合料制备工艺,这也是公路建设领域亟待解决的关键问题。为此，本专利技术提供一种改性钢渣及其制备方法和在SMA沥青混凝土中的应用。本专利技术第一目的：提供一种改性钢渣。本专利技术第二目的：提供所述改性钢渣的制备方法。本专利技术第三目的：提供所述改性钢渣在SMA沥青混凝土中的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开一种改性钢渣，按质量百分数计，其包括如下组分：钢渣80-90％、白泥5-10％、赤泥5-10％。作为进一步的技术方案，所述钢渣为电炉钢渣尾渣。作为进一步的技术方案，所述钢渣陈化时间大于12个月,初碎后粒径小于10mm。作为进一步的技术方案，所述钢渣为经过水洗后干燥而得，且最终得到的钢渣中游离氧化钙含量不大于2％，水洗主要作用是去除或降低钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁，降低后期因吸水产生的体积膨胀。作为进一步的技术方案，所述赤泥为氧化铝厂用碱法处理铝土矿提取氧化铝后排放的不溶性固体工业废弃物,其主要成分为Al2O3、SiO2、Na2O、CaO等。作为进一步的技术方案，所述赤泥初碎后粒径小于10mm。作为进一步的技术方案，所述白泥为制浆造纸过程中产生的高碱性固体废弃物,主要成分为CaCO3,同时含有少量的制浆纤维。作为进一步的技术方案，所述白泥初碎后粒径小于10mm。其次，本专利技术公开所述改性钢渣的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述钢渣先进行水洗,对水洗后的钢渣烘干至完全干燥，保证得到的钢渣中游离氧化钙含量不大于2％，得到钢渣集料；(2)将步骤(1)中的钢渣集料研磨，获得钢渣粗粉，备用；(3)将烘干后的白泥进行研磨,获得白泥粗粉，备用；(4)将烘干后的赤泥进行研磨,获得赤泥粗粉，备用；(5)所述钢渣粗粉、白泥粗粉、赤泥粗粉按质量百分比：钢渣80-90％,白泥5-10％,赤泥5-10％进行混合,然后研磨，即得改性钢渣。作为进一步的方法，步骤(1)、(3)、(4)中，所述干燥的条件均为：在100-120℃下干燥3-4.5h。作为进一步的方法，步骤(2)-(4)中，所述钢渣粗粉、白泥粗粉、泥粗粉的获得方法均为：研磨直至1.18mm标准方孔筛通过率为100％。作为进一步的方法，步骤(5)中，所述研磨的细度要求为：0.15mm标准方孔筛通过率为100％,0.075mm标准方孔筛通过率为85-100％。再次，本专利技术公开所述改性钢渣在SMA沥青混凝土中的应用，具体为一种SMA沥青混凝土，按质量百分数计，其包括如下组分：沥青4-7％、改性钢渣5-10％、粗集料50-75％、细集料10-36％、纤维0.3-0.5％。作为进一步的方法，所述沥青为SBS改性沥青。作为进一步的方法，所述粗集料和细集料均为玄武岩集料。作为进一步的方法，所述纤维为木质素纤维。最后，本专利技术公开所述SMA沥青混凝土的制备方法，包括如下步骤：1)将改性钢渣粉、粗集料与细集料分别加热后,备用；2)将SBS改性沥青加热至至熔融状态,备用；3)将粗集料、细集料与木质素纤维预混后再加入步骤(2)制备的沥青，混匀后加入改性钢渣，混匀后即得SMA沥青混凝土。作为进一步的技术方案，步骤1)中，所述加热条件为：在160-180℃下加热4h。作为进一步的技术方案，步骤2)中，所述加热温度为140-160℃。本专利技术的技术原理为：钢渣属于高碱性多孔材料,与弱酸性沥青有较好的黏附性,能够有效裹覆SMA沥青混凝土中的沥青,形成沥青马蹄脂结构。为了消除游离氧化钙在沥青混凝土体系中带来的负面影响,首先是采用水洗的方法,有效降低游离氧化钙的含量。在球磨过程中,白泥中的碳酸钙会填充一部分钢渣的微空隙,有效抑制游离氧化钙的浸出,而白泥中的少量木质素纤维也会提高与沥青的裹覆能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性钢渣，其特征在于，按质量百分数计，包括如下组分：钢渣80-90％、白泥5-10％、赤泥5-10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性钢渣，其特征在于，按质量百分数计，包括如下组分：钢渣80-90％、白泥5-10％、赤泥5-10％。


2.如权利要求1所述的改性钢渣，其特征在于，所述赤泥为氧化铝厂用碱法处理铝土矿提取氧化铝后排放的不溶性固体工业废弃物；优选地，所述赤泥初碎后粒径小于10mm。


3.如权利要求1所述的改性钢渣，其特征在于，所述白泥为制浆造纸过程中产生的高碱性固体废弃物,主要成分为CaCO3,同时含有制浆纤维；优选地，所述白泥初碎后粒径小于10mm。


4.如权利要求1-3任一项所述的改性钢渣，其特征在于，所述钢渣为电炉钢渣尾渣；
优选地，所述钢渣陈化时间大于12个月,初碎后粒径小于10mm；
优选地，所述钢渣为经过水洗后干燥而得，且最终得到的钢渣中游离氧化钙含量不大于2％。


5.一种改性钢渣的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述钢渣先进行水洗,对水洗后的钢渣烘干至完全干燥，保证得到的钢渣中游离氧化钙含量不大于2％，得到钢渣集料；
将步骤(1)中的钢渣集料研磨，获得钢渣粗粉，备用；
将烘干后的白泥进行研磨,获得白泥粗粉，备用；
将烘干后的赤泥进行研磨,获得赤泥粗粉，备用；
所述钢渣粗粉、白泥粗粉、赤泥粗粉按质量百分比：钢渣80-90％,白泥5-10％,赤泥5-10％进行混合,然后研磨，即得改性钢渣。


6.如权利要求5所述的改性钢渣的制备方法，其特征在于，步骤(1)、(3)、(4)中，所述干燥的条件均为：在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张西斌，张吉哲，姜成岭，李洪印，刘贵翔，许尚江，刘伟，邢兵，余四新，徐琨，廖莹，王健，胡晓庆，杨万桥，刘晓东，李连军，左建伟，于潇舸，
申请(专利权)人：齐鲁交通养护股份有限公司，山东大学，齐鲁交通发展集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37