[發(fā)明專利]一種與瀝青粘附性強(qiáng)的隔水鋼渣集料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910361148.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110104981B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王聲樂;江磊;董從雷;顧興宇
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C04B20/10
• 分類號: C04B20/10;C04B18/14;C09D183/04;C09D7/61;C09D7/63;C09D7/65
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種與瀝青粘附性強(qiáng)的隔水鋼渣集料及其制備方法，該隔水鋼渣集料是表面覆蓋有復(fù)合隔水材料的普通轉(zhuǎn)爐鋼渣，隔水鋼渣材料按重量份包括：硅橡膠乳液180～220份，堿性硅溶膠50～70份，粘結(jié)劑7～12份，分散劑1～3份，成膜助劑8～14份，催化劑2～4份，分散介質(zhì)200～300份，交聯(lián)劑25～38份；其制備方法首先制備復(fù)合隔水材料，然后通過噴灑復(fù)合隔水材料，利用化學(xué)粘結(jié)固化反應(yīng)在鋼渣集料表面生成高強(qiáng)度的隔水膜，得到隔水鋼渣集料。本發(fā)明的隔水鋼渣集料吸水率低、抗壓強(qiáng)度高、耐磨且與瀝青黏附性好，且制備工藝簡單、高效。采用隔水鋼渣集料替代天然粗骨料制備的鋼渣瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種與瀝青粘附性強(qiáng)的隔水鋼渣集料及其制備方法，屬于道路工程材料技術(shù)領(lǐng)域和固體廢棄物處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國已經(jīng)成為世界上高速公路里程最長的國家，但是公路網(wǎng)還需要不斷完善，公路建設(shè)的任務(wù)依舊艱巨。公路建設(shè)工程量大，需要消耗大量的優(yōu)質(zhì)天然集料，導(dǎo)致天然集料匱乏，且過度的開采對環(huán)境破壞嚴(yán)重。因此，尋求優(yōu)質(zhì)天然骨料的替代材料是當(dāng)前急需解決的重要難題。另一方面，我國年產(chǎn)鋼渣超過1億噸，但是鋼渣綜合利用率僅20％，剩余的大量鋼渣無處安放，大多通過填埋或堆積處理。由于鋼渣內(nèi)含有重金屬成分，填埋會(huì)污染土壤，造成不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境破壞。堆積不僅占用城市用地，而且會(huì)產(chǎn)生有害顆粒，污染大氣，威脅居民的健康。因此，實(shí)現(xiàn)鋼渣的廢物資源化利用，提高鋼渣的利用率顯得尤為重要。

鋼渣抗壓強(qiáng)度高，表面粗糙，且具有耐磨、抗滑等優(yōu)點(diǎn)。因此，它可以替代天然石料應(yīng)用到道路建設(shè)中。已有研究表明，使用充分陳化的鋼渣制備得到的瀝青混凝土具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。在我國目前優(yōu)質(zhì)集料短缺的情況下，將鋼渣部分或完全代替天然集料應(yīng)用到瀝青混合料中具有巨大的發(fā)展?jié)撃?，既有利于煉鋼工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，又利于避免優(yōu)質(zhì)石料的過度開采，保護(hù)自然環(huán)境。

然而，未陳化的鋼渣含有大量的游離氧化鈣(f-CaO)和氧化鎂，它們與水反應(yīng)后生成氫氧化物，會(huì)產(chǎn)生明顯的體積膨脹。這種鋼渣如果直接應(yīng)用在道路工程中，會(huì)引起瀝青混合料膨脹，導(dǎo)致路面開裂。自然陳化常常需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于鋼渣的生產(chǎn)速度。因此，為了實(shí)現(xiàn)鋼渣在瀝青路面的大規(guī)模應(yīng)用，必須尋找更高效的方法來解決鋼渣的體積膨脹問題。

按照鋼渣改性處理階段的不同，可將鋼渣體積穩(wěn)定化處理分為前處理和后處理。前處理主要是針對高溫條件下熔融態(tài)的鋼渣進(jìn)行，利用高含SiO₂、Al₂O₃的改質(zhì)劑(比如：河砂、粉煤灰、煤矸石等材料)對熱態(tài)鋼渣進(jìn)行改質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)消除鋼渣中游離態(tài)的活性成分。這種改性方法在鋼渣生產(chǎn)工藝中改變鋼渣的化學(xué)組成，從根本上降低鋼渣中活性成分含量。

后處理主要是針對冷卻固態(tài)鋼渣，根據(jù)鋼渣改性原理的不同可以分為三種。一是促進(jìn)鋼渣盡可能的水化。鋼渣的膨脹潛能在使用之前得到釋放，從而緩解鋼渣后期的體積膨脹，主要改性方式包括陳化處理、蒸壓處理和蒸汽處理；陳化處理時(shí)最常用的方法，但是需要時(shí)間較長，不利用鋼渣的大規(guī)模利用；蒸壓處理和蒸汽處理能在較短時(shí)間內(nèi)使鋼渣達(dá)到體積穩(wěn)定，但是處理工藝復(fù)雜，成本較高，也不利于鋼渣的推廣利用。二是鋼渣的碳酸化處理。在高溫高壓條件下，利用CO₂對鋼渣進(jìn)行預(yù)處理，在鋼渣表面形成一層致密的CaCO₃，與上述處理方式一樣，處理工藝復(fù)雜，成本較高。三是通過無機(jī)材料(石灰、水泥、硅灰等)和有機(jī)硅樹脂等有機(jī)材料對鋼渣進(jìn)行包裹，阻礙鋼渣與水的接觸，活性物質(zhì)水化體積膨脹無法進(jìn)行，但是水泥漿改性處理不便，且改性后的鋼渣吸水率沒有得到好的改善。有機(jī)硅樹脂屬于熱固性塑料，脆性較大，需要在高溫條件下才能完全固化，且常溫下粘度較大，常需要配合有機(jī)溶劑稀釋后使用，而這些溶劑常具有毒性，會(huì)污染環(huán)境，危害操作人員的健康

發(fā)明內(nèi)容