【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废材料综合利用，尤其涉及一种钢渣矿渣基胶凝材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着中国绿色生态文明建设的持续推进，工业固废的综合利用已经成为一个热门话题。对于矿渣而言，矿渣粉是一种冶炼生铁过程中燃烧残余的熔融物经过淬冷得到的工业副产品，主要成分与硅酸盐水泥生石灰接近，具有较高的火山灰活性和潜在水硬性，目前已经得到了广泛的应用。关于钢渣的应用，许多学者开展了大量研究。一方面，因其质地较硬，耐磨性能较优，但含有游离氧化钙和游离氧化镁，存在体积安定性不良的隐患，难以将其直接应用到公路面层中。另一方面，因钢渣具有潜在的胶凝活性，使其可作为水泥混合材料或活性矿物掺合料部分替代水泥加入混凝土中。目前对钢渣在道路工程中的再利用多数是将其破碎作为集料在基层中使用，这未能充分发挥其潜在胶凝活性的高附加值，随钢渣活性激发技术的不断发展，少(无)生石灰钢渣－矿渣水泥已经出现，而将经激活处理的钢渣矿渣微粉大部分或全部替代水泥用于稳定碎石作基层的研究尚缺乏系统深入研究。
2、水泥稳定碎石材料因具有强度高、整体性好等优势，是中国高等级公路最常采用的沥青路面基层材料，但存在易收缩开裂，导致路面产生反射裂缝的问题。若能利用钢渣微粉自身微膨胀特性，充分发挥其胶凝活性部分或全部替代水泥作为胶凝材料，将其安全又经济地运用到路面基层中，不仅可以消耗大量的固废材料，又可以减少工程建设对水泥等原材的需求；还可以减轻和延缓路面干缩裂缝等病害的发生，从而提高道路使用寿命，降低建设成本，对于推进固废基材料在道路工程中应用将具有重要的社会和经济效益
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种钢渣矿渣基胶凝材料及其制备方法和应用，所述材料不仅可以消耗大量的钢渣、矿渣等固废材料，还可以充分利用钢渣微膨胀的特性减轻和延缓路面干缩裂缝等病害的发生，从而提高道路使用寿命，降低建设成本。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的目的之一是提供一种钢渣矿渣基胶凝材料，包括如下组分：钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、脱硫石膏、生石灰、硫氰酸钠、硅酸钠。
4、优选的，所述钢渣矿渣基胶凝材料的比表面积应不低于350m2/kg。
5、优选的，所述钢渣矿渣基胶凝材料包括如下重量份的组分：钢渣粉20-35份、矿渣粉40-55份、粉煤灰10-15份、脱硫石膏10-15份、生石灰0.5-1份，硫氰酸钠0-0.5份(不包含0)，硅酸钠0.1-0.5份。
6、优选的，所述矿渣粉为s95级矿渣，氧化铝含量应不低于13wt％，氧化钙含量应不低于35wt％。
7、优选的，所述钢渣粉应符合gb/t 20491-2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》标准要求，比表面积不低于350m2/kg。
8、优选的，所述粉煤灰为一级或二级粉煤灰，二氧化硅、氧化铝和氧化铁的总质量含量不低于75％。
9、优选的，所述脱硫石膏符合gb/t 21371-2008《用于水泥中的工业副产石膏》标准要求，其中p2o5重量含量为0.6～0.8％，放射性满足gb6566标准要求。
10、优选的，所述硅酸钠为工业级，有效含量不低于98％，硅酸钠模数为1.2。硅酸钠中的硅酸根离子可以与水泥中的钙离子结合,形成更坚固的结晶体,从而提高水泥的强度。
11、优选的，所述硫氰酸钠为工业级，有效含量不低于98％。硫氰酸钠促进体系中c3s、c3a及c4af的水化，加快体系水化放热速率，从而提高材料早期水化程度。
12、优选的，所述生石灰为陈化后的钙质生石灰。石灰在熟化后还应“陈伏”2周左右。
13、本专利技术的目的之二是提供所述钢渣矿渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
14、s1：将原材料进行预处理，其中含水的组分进行烘干，块状的组分进行研磨处理；
15、s2：将s1步骤预处理之后的各组分按比例进行称量；
16、s3：将s2步骤称量好的各组分混合后搅拌，即得到所述的钢渣矿渣基胶凝材料。
17、优选的，所述步骤s3中，搅拌的时间不少于15min。
18、本专利技术的目的之三是提供所述钢渣矿渣基胶凝材料在道路基层中的应用，用于制备道路基层用无机结合料稳定材料，所述无机结合料稳定材料包括上述钢渣矿渣基胶凝材料、碎石和水，其中所述钢渣矿渣基胶凝材料的重量比为4％-7％。
19、优选的，所述碎石为石灰岩碎石，包括20-30mm、10-20mm、5-10mm的碎石和0-5mm石粉；级配比例为20-30mm碎石：10-20mm碎石：5-10mm碎石：0-5mm石粉＝27:24:21:28。
20、优选的，所述水为工程拌合用水。
21、有益效果
22、(1)本专利技术公开了一种绿色环保成本低的钢渣矿渣基胶凝材料，主要由钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰等固废材料制备而成，具有良好的物理力学性能，具备应用于半刚性基层的条件。
23、(2)将本专利技术所述的钢渣矿渣基胶凝材料应用于路面基层填筑，不仅可以消耗大量的固废材料，又可以减少工程建设对水泥等原材的需求，还可以充分利用钢渣微膨胀的特性减轻和延缓路面干缩裂缝等病害的发生，从而提高道路使用寿命，降低建设成本。
24、(3)本专利技术在胶凝材料体系中引入硫氰酸钠，促进体系中c3s、c3a及c4af的水化，加快体系水化放热速率，从而提高材料早期水化程度。
25、(4)本专利技术对不同配方的钢渣矿渣基胶凝材料进行物理性能测试，其缓凝时间和强度具有道路半刚性基层使用的潜在条件；由其制备的钢渣矿渣基胶凝材料稳定碎石具有良好的物理力学性能和体积稳定性，具备应用于稳定碎石基层的条件。
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1.一种钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，包括如下组分：钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、脱硫石膏、生石灰、硫氰酸钠、硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：钢渣粉20-35份、矿渣粉40-55份、粉煤灰10-15份、脱硫石膏10-15份、生石灰0.5-1份，硫氰酸钠0-0.5份(不包含0)，硅酸钠0.1-0.5份。
3.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，所述矿渣粉为S95级矿渣，氧化铝含量应不低于13％，氧化钙含量应不低于35％；所述钢渣粉应符合GB/T 20491-2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》标准要求，比表面积不低于350m2/kg。
4.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰为一级或二级粉煤灰，二氧化硅、氧化铝和氧化铁的总质量含量不低于75％；所述脱硫石膏符合GB/T21371-2008《用于水泥中的工业副产石膏》标准要求，其中P2O5重量含量为0.6～0.8％，放射性满足GB6566标准要求；所述硅酸钠为工业级，有效含量不低于98％，硅酸钠模数为1.
5.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，所述生石灰为陈化后的钙质生石灰。
6.根据权利要求1-5任一项所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，所述钢渣矿渣基胶凝材料的比表面积不低于350m2/kg。
7.根据权利要求1-5任一项所述的钢渣矿渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，搅拌的时间不少于15min。
9.根据权利要求1-5任一项所述的钢渣矿渣基胶凝材料的应用，其特征在于，用于制备道路基层用无机结合料稳定材料，所述无机结合料稳定材料包括所述钢渣矿渣基胶凝材料、石灰岩碎石和水，其中所述钢渣矿渣基胶凝材料的重量比为4％-7％。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述碎石包括20-30mm、10-20mm、5-10mm的碎石和0-5mm石粉，级配比例为20-30mm碎石：10-20mm碎石：5-10mm碎石：0-5mm石粉＝27:24:21:28；所述水为工程拌合用水。
...【技术特征摘要】
1.一种钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，包括如下组分：钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰、脱硫石膏、生石灰、硫氰酸钠、硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：钢渣粉20-35份、矿渣粉40-55份、粉煤灰10-15份、脱硫石膏10-15份、生石灰0.5-1份，硫氰酸钠0-0.5份(不包含0)，硅酸钠0.1-0.5份。
3.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，所述矿渣粉为s95级矿渣，氧化铝含量应不低于13％，氧化钙含量应不低于35％；所述钢渣粉应符合gb/t 20491-2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》标准要求，比表面积不低于350m2/kg。
4.根据权利要求1所述的钢渣矿渣基胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰为一级或二级粉煤灰，二氧化硅、氧化铝和氧化铁的总质量含量不低于75％；所述脱硫石膏符合gb/t21371-2008《用于水泥中的工业副产石膏》标准要求，其中p2o5重量含量为0.6～0.8％，放射性满足gb6566标准要求；所述硅酸钠为工业级，有效含量不低于98％，硅酸钠模数为1.2；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王术剑，褚锋，吴思，王业飞，杨文祥，王鑫洋，
申请(专利权)人：山东高速建设管理集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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