一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法，涉及道路工程路面材料改性技术领域。本发明专利技术通过在钢渣颗粒表面喷洒有机隔离剂，喷洒有机隔离剂后，添加无机改性剂进行干拌，对钢渣颗粒进行处理。其中，有机隔离剂由有机硅树脂和助剂配制而成，无机改性剂由水泥和硅粉组成。处理后的钢渣表面形成了新的膜结构，此界面阻止了水与钢渣发生水化反应的概率，提高了钢渣的体积稳定性。在降低成本、提高抑制效率方面得到大幅提升，并且减少了无机改性剂的脱落现象，解决了有机改性剂的团聚现象，具有良好的推广价值。具有良好的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法


[0001]本专利技术属于路面材料改性
，具体涉及一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法。
技术背景
[0002]钢渣作为是炼钢的附属产物，虽然具有良好的物理力学性能，但钢渣体积稳定性较差，在富水环境以及温度影响下会出现体积膨胀现象，从而成为制约其在道路工程中应用的主要障碍，钢渣集料产生体积膨胀的主要原因在以下两个方面。
[0003]1、游离氧化钙(f
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CaO)和方镁石
[0004]研究表明，钢渣内部含有的部分游离氧化钙和方镁石遇水发生水化反应，生成的Ca(OH)2和Mg(OH)2会使钢渣固相体积增加97.8％，钢渣中存在的游离氧化钙和方镁石是导致钢渣体积膨胀的主要因素。
[0005]2、RO相、金属铁和铁化合物
[0006]钢渣中不仅含有大量的f
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CaO、f
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MgO，还存在部分RO相、金属铁、方铁矿、FeS等成分。有研究表明，钢渣体积膨胀不仅与f
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CaO水化有关，还与金属铁的氧化有关。李永鑫等研究表明，金属铁含量对钢渣粉压蒸安定性影响较大，随着Fe含量的增加，试件膨胀率表现出上升趋势，原因可能是钢渣中的金属铁在压蒸状态下发生氧化、水化引起的体积膨胀，并提出钢渣粉中过高的金属铁含量会导致钢渣稳定性不合格，宜将金属铁含量控制在2％以下。另外，钢渣中含有少量的FeS会使其内部产生较大膨胀应力，当钢渣中硫含量超过3％时，产生的水化产物Fe(OH)2会导致钢渣体积倍增。
[0007]目前，抑制钢渣膨胀的主要措施有陈化、重构改性、碳酸化改性等，其中自然陈化受环境及人为影响严重，各地区温湿度、降雨量的不同，陈化的效果也存在差异，并且陈化所需时间较长，而蒸汽陈化法和加压蒸汽陈化法的单次钢渣消解量较少，处理成本较高；重构改性处理容易受到调制组分、重构温度、处理工艺等相关因素影响；碳酸化改性方法虽效果明显，但钢渣成分及其含量相对复杂，处理工艺较为烦琐，需要不断调整CO2用量。
[0008]对成品钢渣的处理主要体现在抑制f
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CaO等成分的水化，该方法主要采用水泥、粉煤灰等无机掺合料或树脂等有机改性剂进行处治，但存在无机改性剂易脱落、有机改性剂团聚现象明显，且抑制效率低、成本较高等问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术结合当前现状，吸取各处治措施优缺点，在降低成本、提高抑制效率方面得到大幅提升，并且减小了无机改性剂的脱落现象，解决了有机改性剂的团聚现象，具有良好的推广价值。
[0010]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法，包括以下步骤：
[0012]S1：在钢渣颗粒表面喷洒有机隔离剂，喷洒量为钢渣质量的2.5％；
[0013]S2：喷洒有机隔离剂后，添加无机改性剂，质量为钢渣质量的4％，进行干拌3min。
[0014]优选的，S1所述的有机隔离剂由有机硅树脂和助剂配制而成，助剂为树脂质量的4％。
[0015]优选的，如上所述的助剂由渗透剂、分散剂和消泡剂按比例混合而成渗透剂：分散剂：消泡剂＝10:5:1，有机硅树脂采用丙烯酸改性有机硅树脂，其技术指标为：固含量≥50％，干燥时间≤1h/25℃，固化时间1.5h/200℃。
[0016]优选的，S2所述的无机改性剂由水泥和硅粉组成，硅粉掺量为水泥质量的8％。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]S1可使钢渣的浸水膨胀率由2.28％降低为1.32％，减小了42.1％；S2可使钢渣的浸水膨胀率由1.32％降低为0.91％，减小了31.1％，协同处治效果可降低约60.1％。
[0019]水泥能填补钢渣表面的微孔，隔离水分，同时还能提高钢渣集料的强度。但水泥在硬化过程中，由于水分的消耗容易产生毛细孔，从而降低整体的密实度，而硅粉的掺入可以有效提高其密实度，硅粉中的SiO2能与f
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CaO和水泥的水化产物Ca(OH)2发生反应生成CSH凝胶，从而填补毛细孔，增加密实度，同时降低钢渣的膨胀风险。
[0020]有机硅树脂是一种以硅氧键为基本结构，有机基团直接与硅原子相连的高分子聚合物，具有优异的疏水性和渗透性。经喷洒或浸泡后，液体疏水涂料可以在钢渣表面固化成膜，封堵钢渣表面孔隙，阻止钢渣与水接触，从而达到抑制钢渣体积膨胀的目的
[0021]经本专利技术方法处理后的钢渣，表面形成了新的膜结构，此界面阻止了水与钢渣发生水化反应的概率，提高了钢渣的体积稳定性。相对于现有技术，本专利技术在降低成本、提高抑制效率方面得到大幅提升，并且减小了无机改性剂的脱落现象，解决了有机改性剂的团聚现象，具有良好的推广价值。
附图说明
[0022]此处附图用于说明本实验具体实施例，构成申请的一部分，但并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0023]图1为AC
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10钢渣薄层罩面试验段：(a)铺筑后表面；(b)渗水试验；
[0024]图2为AC
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10钢渣薄层罩面试验段性能监测：(a)路面使用情况；(b)摩擦系数检测；
[0025]图3为昆楚高速SMA
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13钢渣试验段铺筑。
[0026]具体实施案例
[0027]下面结合具体实施例及附图进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术不局限于以下实施例。
[0028]实施例1
[0029]一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法，包括以下步骤：
[0030]S1：在钢渣颗粒表面喷洒有机隔离剂，有机隔离剂由有机硅树脂和助剂配制而成，助剂质量为有机硅树脂质量的4％，喷洒量为钢渣质量的2.5％；
[0031]S2：喷洒有机隔离剂后，添加无机改性剂，质量为钢渣质量的4％，无机改性剂由水泥和硅粉组成，硅粉掺量为水泥质量的8％，添加后进行干拌3min。
[0032]本实施例1中S1中所述的助剂由渗透剂、分散剂和消泡剂等按比例混合而成渗透剂：分散剂：消泡剂＝10:5:1，有机硅树脂采用丙烯酸改性有机硅树脂，其技术指标为：固含
量≥50％，干燥时间≤1h/25℃，固化时间1.5h/200℃。
[0033]未处理前钢渣的浸水膨胀率为2.28％，分别喷洒质量为钢渣质量的1.5％、2％、2.5％、3.0％、3.5％的有机隔离剂，在喷洒过程中不断搅拌，随后分别添加质量为钢渣质量的3％、4％、5％的无机改性剂，然后放入200℃的烘箱中固化3小时，冷却后测定浸水膨胀率。
[0034]表1钢渣浸水膨胀率检测结果
[0035][0036]由试验结果可知，2.5％的有机隔离剂+4％无机改性剂对钢渣的改性效果最佳，可使钢渣的浸水膨胀率由2.28％降低为0.91％，协同处治效果可降低约60.1％。
[0037]实施例2
[0038]本实施例2为本专利技术在实际工程中的应用与检测：
[0039]2020年5月，在G21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制钢渣集料体积膨胀处治方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在钢渣颗粒表面喷洒有机隔离剂；S2：喷洒有机隔离剂后，添加无机改性剂进行干拌；其中，有机隔离剂由有机硅树脂和助剂配制而成，喷洒量为钢渣质量的2.5％。2.根据权利要求1所述的抑制钢渣集料体积膨胀处治方法，其特征在于：所述助剂由渗透剂、分散剂和消泡剂按比例混合而成，助剂添加量为有机硅树脂质量的4％。3.根据权利要求1所述的抑制钢渣集料体积膨胀处治方法，其特征在于：所述有机硅树脂采用丙烯酸改性有机硅树脂，其技术指标为：固含量≥50％，干燥时间≤1h/25℃，固化时间1.5h/200℃。4.根据权利要求1所述的抑制钢渣集料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，贾敬鹏，蔡春兵，白丛启，陈德恩，杜辉，吴思泽，李飞，
申请(专利权)人：云南省公路科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：