CN101121590A - 钢渣粉煤灰自固结材料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料，具体涉及一种钢渣粉煤灰自固结材料。钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于它主要由钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料混合而成，工业废石膏所占钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料的质量百分比为：1％－15％，碱性激发剂所占钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料的质量百分比为：0－3％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2－4∶1。(这种材料既可以单独使用，也可以用于稳定碎石砂砾作路面基层和建筑用砖)。本发明具有成本低的特点。

Description

钢渣粉煤灰自固结材料
技术领域
本发明属于建筑材料，具体涉及一种钢渣粉煤灰自固结材料。
背景技术
我国的钢渣、粉煤灰、工业废石膏的产生量大，综合利用率低，综合利用的经济效益和技术含量低，研究开发吃渣量大并具有较高技术经济指标的工业废渣综合利用方法具有重要的经济效益和环境效益。钢渣是炼钢工业中用石灰或萤石等造渣剂提取杂质而大量生成的废渣，高碱度的钢渣中含有C2S、C3S、C4A等水硬性矿物和硅、铝质玻璃体，因而具有很好的水硬性和潜在水硬性。由于钢渣中含有大量的f-CaO和一定量的Fe，因此其安定性和易磨性较差，这些都极大地影响了钢渣的综合利用。虽然关于钢渣用于水泥生产的应用研究非常多，但是实际利用率仍不足10％，目前钢渣大量用于填筑工程，用水泥、石灰或石灰粉煤灰稳定钢渣作路面基层材料的研究在国内外已有开展，但这些研究没有充分利用到钢渣自身的水硬活性，均需要掺入一定量的水泥或石灰等胶凝材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低的钢渣粉煤灰自固结材料。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于它主要由钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料混合而成，工业废石膏所占钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料的质量百分比为：1％-15％，碱性激发剂所占钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料的质量百分比为：0-3％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2-4∶1。
所述的原料由钢渣、粉煤灰、工业废石膏、碱性激发剂和碎石(或砂砾)组成，钢渣和粉煤灰所占原料的质量百分比为：30％-50％，工业废石膏所占原料的质量百分比为：1％-10％，碱性激发剂所占原料的质量百分比为：0-3％，碎石(或砂砾)所占原料的质量百分比为：40％-69％，其中钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2-4∶1。
所述的钢渣是碱度系数(CaO/SiO2)不小于1.6具有良好水硬活性并经陈化安定的原状钢渣。
所述的粉煤灰为增钙粉煤灰、高钙粉煤灰或低钙粉煤灰。
所述的工业废石膏为磷石膏、氟石膏、黄石膏、盐田石膏、二水石膏、固硫渣或脱硫石膏。
所述的碱性激发剂为氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠中的任意一种或任意一种以上的混合物，任意一种以上的混合时，为任意配比。
上述钢渣粉煤灰自固结材料的制备方法，按配比选取经陈化安定后的原状钢渣(所述原状是未磨的，即原始形状的；所述陈化安定为常规方法)，按配比选取粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂，混合搅拌即得产品。
所述的钢渣粉煤灰自固结材料的应用：取钢渣粉煤灰自固结材料质量6-25％的水，混合，制成公路路面基层材料或建筑用砖。钢渣粉煤灰自固结材料作路面底基层材料时的压实度根据公路等级和结构层次的不同控制在95％-98％以上。钢渣粉煤灰自固结材料作路面基层材料时的压实度：根据公路等级和基层层次的不同控制在97％-99％以上。钢渣粉煤灰自固结材料作建筑用砖时成型压力在12-22MPa。
本发明的有益效果是：利用原状钢渣、粉煤灰和工业废石膏制备钢渣粉煤灰自固结材料，钢渣、粉煤灰利用率高，成本低；而工业废石膏的成本也低，因此本发明具有成本的特点。钢渣粉煤灰自固结材料不仅可大量节约工程造价，还可以减少对天然土石料的开采，具有非常明显的环境效益。钢渣粉煤灰自固结材料不需要水泥石灰等胶凝，完全由工业废渣组成，是一类造价低廉的生态建筑材料，技术经济效益显著。
本发明利用钢渣的良好水硬活性，和粉煤灰的火山灰活性和微集料效应以及工业废石膏(或再加入碱性激发剂)的激发作用，形成一种新型具有较高强度的钢渣粉煤灰自固结材料。本发明的钢渣粉煤灰自固结材料与水混合，经过碾压或机械压制，制备出完全由工业废渣自身的胶凝活性固结而形成的自固结材料，这种固结材料能够达到各等级路面底基层、基层的强度要求，部分原料配比可以达到50-75号建筑用砖的强度要求。本发明能用于各等级公路和城市道路以及场坪的基层与底基层，以及制备建筑用砖。具有强度增长稳定，耐久性好，抗裂性强的特点。
具体实施方式
实施例1：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和黄石膏原料混合而成，黄石膏所占钢渣、粉煤灰和黄石膏的质量百分比为：5.0％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和黄石膏的质量百分比为：95.0％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自同结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的19％，最大干密度1.56g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.95MPa，28天强度为8.14MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了50号建筑用砖的强度要求。
实施例2：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占钢渣、粉煤灰和氟石膏的质量百分比为：2.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和氟石膏的质量百分比为：97.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的24％，最大干密度1.48g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.67MPa，28天强度为5.98MPa，达到了公路路面基层材料的强度要求。
实施例3：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和脱硫石膏原料混合而成，脱硫石膏所占钢渣、粉煤灰和脱硫石膏的质量百分比为：3.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和脱硫石膏的质量百分比为：96.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝3∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的16％，最大干密度1.68g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.92MPa，28天强度为7.87MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了50号建筑用砖的强度要求。
实施例4：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和二水石膏粉原料混合而成，二水石膏粉所占钢渣、粉煤灰和二水石膏粉的质量百分比为：5.0％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和二水石膏粉的质量百分比为：95％，钢渣与粉煤灰的质量比＝3∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的16％，最大干密度1.68g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.78MPa，28天强度为7.98MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了50号建筑用砖的强度要求。
实施例5：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和二水石膏粉原料混合而成，二水石膏粉所占钢渣、粉煤灰和二水石膏粉的质量百分比为：2.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和二水石膏粉的质量百分比为：97.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝3∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的14％，最大干密度1.94g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.36MPa，28天强度为6.17MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了50号建筑用砖的强度要求。
实施例6：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占钢渣、粉煤灰和磷石膏的质量百分比为：3.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和磷石膏的质量百分比为：96.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝3∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的12％，最大干密度2.00g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.45MPa，28天强度为7.46MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了50号建筑用砖的强度要求。
实施例7：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、碎石和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占钢渣、粉煤灰、碎石和磷石膏的质量百分比为：3.0％，碎石所占钢渣、粉煤灰、碎石和磷石膏的质量百分比为：50％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、碎石和磷石膏的质量百分比为：47％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的6％，最大干密度2.23g/cm3，当压实度为98％时，7天强度为2.47MPa，28天强度为5.39MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求。
实施例8：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏的质量百分比为：1.0％，砂砾所占钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏的质量百分比为：69％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏的质量百分比为：30％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的5.5％，最大干密度2.28g/cm3，当压实度为98％时，7天强度为2.14MPa，28天强度为3.32MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求。
实施例9：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏的质量百分比为：3.0％，砂砾所占钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏的质量百分比为：50％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、砂砾和磷石膏的质量百分比为：49％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的6.2％，最大干密度2.23g/cm3，当压实度为98％时，7天强度为2.21MPa，28天强度为3.02MPa，达到了高等级公路路面底基层材料的强度要求。
实施例10：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和脱硫石膏原料混合而成，脱硫石膏所占钢渣、粉煤灰和脱硫石膏的质量百分比为：5.0％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和脱硫石膏的质量百分比为：95％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的19％，最大干密度1.56g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.78MPa，28天强度为8.47MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了75号建筑用砖的强度要求。
实施例11：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和固硫渣原料混合而成，固硫渣所占钢渣、粉煤灰和固硫渣的质量百分比为：12.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和固硫渣的质量百分比为：87.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的25％，最大干密度1.45g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.79MPa，28天强度为7.84MPa，达到了公路路面基层材料的强度要求，达到了50号建筑用砖的强度要求。
实施例12：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和盐田石膏原料混合而成，盐田石膏所占钢渣、粉煤灰和盐田石膏的质量百分比为：2.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和盐田石膏的质量百分比为：97.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的24％，最大干密度1.48g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.72MPa，28天强度为9.04MPa，达到了公路路面底基层材料的强度要求，并达到了75号建筑用砖的强度要求。
实施例13：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、碳酸钠和盐田石膏原料混合而成，盐田石膏所占钢渣、粉煤灰、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：2.5％，碳酸钠所占钢渣、粉煤灰、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：2.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：95％，钢渣与粉煤灰的质量比＝3∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的16％，最大干密度1.68g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为2.13MPa，28天强度为9.35MPa，达到了高等级公路路面基层材料的强度要求，并达到了75号建筑用砖的强度要求。
实施例14：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、硫酸钠、碳酸钠和盐田石膏原料混合而成，盐田石膏所占钢渣、粉煤灰、硫酸钠、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：2.5％，碳酸钠所占钢渣、粉煤灰、硫酸钠、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：1.5％，硫酸钠所占钢渣、粉煤灰、硫酸钠、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：1.5％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、硫酸钠、碳酸钠和盐田石膏的质量百分比为：94.5％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的24％，最佳含水量24％，最大干密度1.48g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.89MPa，28天强度为9.62MPa，达到了公路路面底基层材料的强度要求，并达到了75号建筑用砖的强度要求。
实施例16：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占钢渣、粉煤灰和氟石膏的质量百分比为：15％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰和氟石膏的质量百分比为：85％，钢渣与粉煤灰的质量比＝4∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的12％，最大干密度2.08g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.84MPa，28天强度为6.83MPa，达到了公路路面基层材料的强度要求。
实施例17：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、氢氧化钠和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占钢渣、粉煤灰、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：10％，氢氧化钠所占钢渣、粉煤灰、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：3％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：87％，钢渣与粉煤灰的质量比＝2∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的16％，最大干密度1.71g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为2.17MPa，28天强度为9.62MPa，达到了公路路面基层材料和75号建筑用砖的强度要求。
实施例18：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、碎石、氢氧化钠和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占钢渣、粉煤灰、碎石、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：10％，氢氧化钠所占钢渣、粉煤灰、碎石、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：3％，碎石所占钢渣、粉煤灰、碎石、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：40％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、碎石、氢氧化钠和氟石膏的质量百分比为：47％，钢渣与粉煤灰的质量比＝2∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的8％，最大干密度2.21g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为1.86MPa，28天强度为6.46MPa，达到了公路路面基层材料的强度要求。
实施例19：
钢渣粉煤灰自固结材料，它由钢渣、粉煤灰、砂砾、硅酸钠和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占钢渣、粉煤灰、砂砾、硅酸钠和氟石膏的质量百分比为：10％，硅酸钠所占钢渣、粉煤灰、砂砾、硅酸钠和氟石膏的质量百分比为：3％，砂砾所占钢渣、粉煤灰、砂砾、硅酸钠和氟石膏的质量百分比为：40％，钢渣和粉煤灰所占钢渣、粉煤灰、砂砾、硅酸钠和氟石膏的质量百分比为：47％，钢渣与粉煤灰的质量比＝2∶1；搅拌混合得钢渣粉煤灰自固结材料。
钢渣粉煤灰自固结材料与水搅拌混合，水的加入量为钢渣粉煤灰自固结材料质量的16％，最大干密度1.71g/cm3，当压实度为97％时，7天强度为2.49MPa，28天强度为10.28MPa，达到了公路路面基层材料和75号建筑用砖的强度要求。
本发明各原料的上下限值、以及其区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (6)

1.钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于它主要由钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料混合而成，工业废石膏所占钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料的质量百分比为：1％-15％，碱性激发剂所占钢渣、粉煤灰、工业废石膏和碱性激发剂原料的质量百分比为：0-3％，钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2-4∶1。
2.根据权利要求1所述的钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于：所述的原料由钢渣、粉煤灰、工业废石膏、碱性激发剂和碎石(或砂砾)组成，钢渣和粉煤灰所占原料的质量百分比为：30％-50％，工业废石膏所占原料的质量百分比为：1％-10％，碱性激发剂所占原料的质量百分比为：0-3％，碎石(或砂砾)所占原料的质量百分比为：40％-69％，其中钢渣与粉煤灰的质量比＝1∶2-4∶1。
3.根据权利要求1或2所述的钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于：所述的钢渣是碱度系数不小于1.6的经陈化安定的原状钢渣。
4.根据权利要求1或2所述的钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于：所述的粉煤灰为增钙粉煤灰、高钙粉煤灰或低钙粉煤灰。
5.根据权利要求1或2所述的钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于：所述的工业废石膏为磷石膏、氟石膏、黄石膏、盐田石膏、二水石膏、固硫渣或脱硫石膏。
6.根据权利要求1或2所述的钢渣粉煤灰自固结材料，其特征在于：所述的碱性激发剂为氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠中的任意一种或任意一种以上的混合物，任意一种以上的混合时，为任意配比。
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