[發(fā)明專利]一種鋼渣集料安定性改良方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810538408.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108609882B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 沈衛(wèi)國;杜雪劍;張笛;許閣龍;張昺榴;吉曉莉;湯興蕾
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B20/02
• 分類號: C04B20/02;C04B18/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發(fā)明涉及一種鋼渣集料安定性改良方法，該方法通過在特定溫度、特定濕度的碳化箱或碳化釜中，利用二氧化碳氣體對篩選分級后的鋼渣施加不同的碳化強度，盡可能的改善了鋼渣的安定性，經(jīng)此處理后的鋼渣可制作成水泥砂漿、水泥混凝土、透水混凝土或瀝青混凝土集料使用，具有較好的穩(wěn)定性，鋼渣的利用率得以大幅度提高。

技術領域

本發(fā)明涉及建筑材料與固體廢棄物技術領域，具體涉及一種鋼渣集料安定性改良方法。

背景技術

我國鋼材產(chǎn)量居全球之首，占全球50％左右。2016年鋼渣產(chǎn)生量約為1.2億噸，但是目前其綜合利用率不足15％，將其作為集料是鋼渣大規(guī)模綜合利用的一種實用途徑。

鋼渣集料具有較高的強度、耐磨性，其與水泥漿體、瀝青膠漿等結合緊密，是一種優(yōu)質(zhì)的潛在集料，特別是用作道路混凝土具有色深、耐磨、抗滑等天然集料難以匹敵的功能。然而鋼渣安定性不好，其所含的少量f-CaO是根源，唐明述等(唐明述,袁美棲,韓蘇芬,等.鋼渣中MgO、FeO、MnO的結晶狀態(tài)與鋼渣的體積安定性[J].硅酸鹽學報,1979(1):37-48+109-111.)的研究證明了其中RO相不構成對鋼渣安定性的影響。

為突破鋼渣集料在應用中的安定性謎題，我國科研人員嘗試采用熱燜、陳化等多種方法進行改進但是收效甚微。安定性問題解決不了將直接導致由鋼渣集料所制備的多種建筑材料都會在服役早期或中期出現(xiàn)膨脹破壞。究其原因，熱燜法采用了H₂O作為消解劑，通過增加氣壓使得鋼渣中的CaO發(fā)生如下反應而釋放膨脹：

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂ (1)

然而H₂O會很快變?yōu)橐合嗖⑻畛湓阡撛障吨校c固相間的物理化學作用力使得外界氣壓相形見絀，大大弱化了高壓熱燜對CaO的消解促進作用。因此鋼渣中有相當部分的f-CaO在多年后仍然沒有得到消解，在服役過程中f-CaO的繼續(xù)消解將會導致結構破壞而影響工程質(zhì)量甚至帶來災難性后果。

常鈞等人(CN2008101390856、鋼渣吸收二氧化碳廢氣碳化制備建材制品，2015)開發(fā)了一種利用二氧化碳對鋼渣進行碳化處理改善其安定性的方法。該方法及類似技術大多在碳化前將鋼渣與蒸餾水等均勻混合，然后再放入高壓二氧化碳環(huán)境中進行碳化，或者是首先制備鋼渣制品，然后將其放入高壓二氧化碳環(huán)境中進行碳化。這兩種方法雖然都能夠改善鋼渣或其制品的安定性，但是普遍存在操作復雜、成本高、適用范圍小等不足。

本申請不同之處在于對鋼渣的預處理操作簡單，采用的是當前行業(yè)技術很成熟的篩分處理方法，鋼渣無需與水混合也無需加入其它原料，碳化完成后可直接作為集料在混凝土中使用，無需繼續(xù)篩分，操作簡單、成本低。此外，針對不同篩分粒徑鋼渣的養(yǎng)護制定了詳細的碳化標準，實施性強，碳化效果好，可在實際工程、產(chǎn)業(yè)中大規(guī)模應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述問題，提供一種鋼渣集料安定性改良方法，該方法將破碎、篩分、分級后的鋼渣顆粒置于一定二氧化碳分壓和相對濕度的環(huán)境中做碳化處理，從而提高了鋼渣的穩(wěn)定性解決了鋼渣安定性不良的問題。碳化完成后的鋼渣作為水泥砂漿、水泥混凝土中的集料使用，可大幅增強鋼渣砂漿及鋼渣混凝土的穩(wěn)定性，提高鋼渣的利用率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種鋼渣集料安定性改良方法，包括以下步驟：首先對破碎選鐵后的鋼渣顆粒進行篩選分級，得到不同粒徑范圍的鋼渣；然后利用高壓二氧化碳(CO₂)氣體對篩選分級后的鋼渣進行碳化處理即可。

進一步的，所述鋼渣顆粒中CaO的含量在20％以上，R₂O總含量(R₂O表示堿金屬氧化物)不大于3％。

進一步的，碳化處理的條件為：CO₂分壓(0.05-25)MPa，環(huán)境相對濕度為60％-95％，碳化強度(2-200)MPa·h，室溫。