CN112430008A - 钢渣应力吸收层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣应力吸收层材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：1)按重量分别称取矿粉7～14份、钢渣集料100～200份、SBS改性沥青9～19份和水镁石矿物纤维0～0.4份；2)将所述集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热4小时以上，备用；3)将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；4)将恒温加热后的钢渣集料干拌25～35s，然后加入水镁石矿物纤维，干拌8～12s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌85～95s，最后加入矿粉拌15～25s即得。本发明制造的出来的应力吸收层材料高粘弹、抗疲劳开裂性能好；制备方法流程简单，经济环保，具有重要的现实意义和经济价值。

Description

钢渣应力吸收层材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青路面材料制备领域，特别涉及一种钢渣应力吸收层材料及其制备方法，用于水泥混凝土路面与沥青罩面层之间。

背景技术

无论新建沥青路面还是旧路加铺沥青面层，在温度和交通荷载的交互作用下，微裂缝不断扩张，易在沥青面层底部产生应力集中，裂缝向沥青面层扩展，从而形成反射裂缝。

反射裂缝的存在，一方面会破坏路面的整体性和连续性，影响了路面的使用品质和路表美观；另一方面，裂缝的存在为路表水提供了下渗通道，路表水通过裂缝进入基层和路基，大大削弱了路基的强度和刚度，严重影响路面的使用性能。

另外，随着我国公路和城镇道路建设迅猛发展，道路材料需求量逐年递增，每年玄武岩等天然集料需求量巨大，但现有资源储量有限，许多地区迫于环保政策已禁止开采。

钢渣是一种典型的工业废渣，具有一定的潜在胶凝活性，经过一定的加工工艺可用作商品混凝土掺合料，节能环保，是国家倡导的绿色高性能混凝土原料。若能最大限度地利用工业废渣资源，不仅能降低成本，同时能缓解天然矿质原料资源短缺问题，实现可持续发展。

因此，开发钢渣应力吸收层材料具有重要的现实意义和经济价值。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种钢渣应力吸收层材料及其制备方法，用于水泥混凝土路面与沥青罩面层之间。在填料纤维的选择上，水镁石纤维与沥青的粘附功(62.48Wa)大于玄武岩纤维(59.82Wa)和玻璃纤维(60.56Wa)，吸油量小于木质素纤维和聚酯纤维，且价格经济实惠，成为最佳选择。本发明实现了钢渣的废物利用，经济环保，具有重要的现实意义和经济价值。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钢渣应力吸收层材料，所述钢渣应力吸收层材料用于水泥混凝土路面与沥青罩面层之间，所述钢渣应力吸收层材料由矿粉、钢渣集料、SBS沥青及水镁石矿物纤维组成，按重量份数计，各组成成分为矿粉7～14份、钢渣集料100～200份、SBS改性沥青9～19份和水镁石矿物纤维0～0.4份。此处水镁石矿物纤维不能取0。

优选地，钢渣集料是由转炉钢渣或电炉钢渣制备而来。

优选地，所述钢渣集料的钢渣的碱度不小于2.2，即钢渣中氧化钙与氧化镁含量之和与二氧化硅含量的比值不小于2.2。

优选地，所述钢渣集料的重量配比如下：

公称粒径0～3mm的钢渣占比72～76％；

公称粒径3～5mm的钢渣占比16～20％；

公称粒径5～10mm的钢渣占比6～9％。

优选地，所述钢渣集料的重量配比如下：公称粒径0～3mm的钢渣占比74.6％；公称粒径3～5mm的钢渣占比18％；公称粒径5～10mm的钢渣占比7.4％。

优选地，所述水镁石矿物纤维的平均长度为1.0～3.5mm，平均直径为3.0～8.0μm。

优选地，所述水镁石矿物纤维的抗拉强度为892.4～1283.7Mpa。

优选地，所述水镁石矿物纤维的热分解脱水温度为400～500℃。

优选地，所述SBS改性沥青满足《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》聚合物改性沥青的技术要求，属于《公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004》中所列SBS改性沥青的I-B或I-C系列。

所述的钢渣应力吸收层材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按重量份分别称取矿粉7～14份、钢渣集料100～200份、SBS改性沥青9～19份和水镁石矿物纤维0～0.4份；

步骤2，将所述钢渣集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热4小时以上，备用；

步骤3，将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；

步骤4，将恒温加热后的钢渣集料干拌25～35s，然后加入水镁石矿物纤维，干拌8～12s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌85～95s，最后加入矿粉拌15～25s即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、水镁石纤维对SBS沥青基体的加筋作用和桥连作用，使得应力吸收层分散半刚性基层裂缝尖端的应力的能力大大增强，制造的出来的应力吸收层材料高粘弹、抗疲劳开裂性能优异；

2、利用钢渣与沥青优异的粘附性能实现了固体废弃物的变废为宝，制备方法流程简单，经济环保，具有重要的现实意义和经济价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的钢渣应力吸收层作进一步的详细说明，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

本实施例所选用的钢渣集料级配如表1所示：

表1

对比例1

钢渣应力吸收层材料的制备，包括以下步骤：

步骤1，按重量分别称取矿粉7份、钢渣集料100份、SBS改性沥青9份；

步骤2，将所述集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热5小时，备用；

步骤3，将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；

步骤4，将恒温加热后的钢渣集料干拌30s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌90s，最后加入矿粉拌20s即得。

实施例1

钢渣应力吸收层材料的制备，包括以下步骤：

步骤1，按重量分别称取矿粉7份、钢渣集料100份、SBS改性沥青9份和水镁石矿物纤维0.2份；

步骤2，将所述集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热5小时，备用；

步骤3，将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；

步骤4，将恒温加热后的钢渣集料干拌30s，然后加入水镁石矿物纤维，干拌10s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌90s，最后加入矿粉拌20s即得。

实施例2

钢渣应力吸收层材料的制备，包括以下步骤：

步骤1，按重量分别称取矿粉14份、钢渣集料200份、SBS改性沥青19份和水镁石矿物纤维0.4份；

步骤2，将所述集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热5小时，备用；

步骤3，将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；

步骤4，将恒温加热后的钢渣集料干拌30s，然后加入水镁石矿物纤维，干拌10s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌90s，最后加入矿粉拌20s即得。

实施例3

钢渣应力吸收层材料的制备，包括以下步骤：

步骤1，按重量分别称取矿粉7份、钢渣集料100份、SBS改性沥青9份和水镁石矿物纤维0.3份；

步骤2，将所述集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热5小时，备用；

步骤3，将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；

步骤4，将恒温加热后的钢渣集料干拌30s，然后加入水镁石矿物纤维，干拌10s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌90s，最后加入矿粉拌20s即得。

从上述实施例和对比例制得的钢渣应力吸收层材料中取样，进行如下的试件成型试验：

1)经马歇尔击实仪击实成型，完成钢渣应力吸收层材料马歇尔试件的制备，用于测试试件的体积参数；

2)采用车辙轮碾仪，碾压成型钢渣应力吸收层材料车辙板，用于测试试件的高温稳定性、低温抗裂性、疲劳性能。

对上述制备的试件进行测试，所得结果如表2所示。其中对比例2来自美国明尼苏达州应力吸收层混合料。

表2钢渣应力吸收层性能指标

由表2可知，上述实施例1～3的应力吸收层材料呈现低孔隙率、高密度、高疲劳破坏次数的特点，其低温性能与高温性能均优于未掺水镁石矿物纤维的对比例1，且都与美国明尼苏达州应力吸收层混合料的各项性能接近。

这主要是因为：1)钢渣与沥青具有更小的接触角，沥青更容易“润湿”钢渣表面，体现出钢渣与沥青优异的粘附性能。2)钢渣中的多孔结构具备超大比表面积，沥青组份、高聚物组份相继渗入其中，构建成组分互渗透、高粘弹的空间网状结构，有利于增强应力吸收层材料的弹性以及弹性恢复，提高应力吸收层材料的抗疲劳开裂性能；3)微细的水镁石纤维在掺煤气化细渣的应力吸收层抗裂材料中，纤维缠结或伸入到多孔疏松钢渣中，起到良好的“桥接加筋”作用，进一步提升了应力吸收层抗裂材料的抗疲劳性能。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种钢渣应力吸收层材料，所述钢渣应力吸收层材料用于水泥混凝土路面与沥青罩面层之间，其特征在于，所述钢渣应力吸收层材料由矿粉、钢渣集料、SBS沥青及水镁石矿物纤维组成，按重量份数计，各组成成分为矿粉7～14份、钢渣集料100～200份、SBS改性沥青9～19份和水镁石矿物纤维0～0.4份。

2.根据权利要求1所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，钢渣集料是由转炉钢渣或电炉钢渣制备而来。

3.根据权利要求1或2所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，所述钢渣集料的钢渣的碱度不小于2.2。

4.根据权利要求1所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，所述钢渣集料的重量配比如下：

公称粒径0～3mm的钢渣占比72～76％；

公称粒径3～5mm的钢渣占比16～20％；

公称粒径5～10mm的钢渣占比6～9％。

5.根据权利要求4所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，所述钢渣集料的重量配比如下：公称粒径0～3mm的钢渣占比74.6％；公称粒径3～5mm的钢渣占比18％；公称粒径5～10mm的钢渣占比7.4％。

6.根据权利要求1所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，所述水镁石矿物纤维的平均长度为1.0～3.5mm，平均直径为3.0～8.0μm。

7.根据权利要求1所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，所述水镁石矿物纤维的抗拉强度为892.4～1283.7Mpa。

8.根据权利要求1所述的钢渣应力吸收层材料，其特征在于，所述水镁石矿物纤维的热分解脱水温度为400～500℃。

9.根据权利要求1至8任一项所述的钢渣应力吸收层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按重量份分别称取矿粉7～14份、钢渣集料100～200份、SBS改性沥青9～19份和水镁石矿物纤维0～0.4份；

步骤2，将所述钢渣集料和矿粉在170～180℃条件下恒温加热4小时以上，备用；

步骤3，将所述SBS改性沥青加热至170～180℃，并充分搅拌均匀，备用；

步骤4，将恒温加热后的钢渣集料干拌25～35s，然后加入水镁石矿物纤维，干拌8～12s，再加入加热后的SBS改性沥青，湿拌85～95s，最后加入矿粉拌15～25s即得。