專利名稱：鋼渣粉煤灰自固結材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種鋼渣粉煤灰自固結材料。
技術背景我國的鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏的產生量大，綜合利用率低，綜合利用的經濟效益和 技術含量低，研究開發(fā)吃渣量大并具有較高技術經濟指標的工業(yè)廢渣綜合利用方法具有重要 的經濟效益和環(huán)境效益。鋼渣是煉鋼工業(yè)中用石灰或螢石等造渣劑提取雜質而大量生成的廢 渣，高堿度的鋼渣中含有C2S、 C3S、 C4A等水硬性礦物和硅、鋁質玻璃體，因而具有很好的 水硬性和潛在水硬性。由于鋼渣中含有大量的f-CaO和一定量的Fe，因此其安定性和易磨性 較差，這些都極大地影響了鋼渣的綜合利用。雖然關于鋼渣用于水泥生產的應用研究非常多， 但是實際利用率仍不足10%，目前鋼渣大量用于填筑工程，用水泥、石灰或石灰粉煤灰穩(wěn)定 鋼渣作路面基層材料的研究在國內外已有開展，但這些研究沒有充分利用到鋼渣自身的水硬 活性，均需要摻入一定量的水泥或石灰等膠凝材料。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種成本低的鋼渣粉煤灰自固結材料。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于它主要 由鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料混合而成，工業(yè)廢石膏所占鋼渣、粉煤灰、工 業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料的質量百分比為1%-15%，堿性激發(fā)劑所占鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢 石膏和堿性激發(fā)劑原料的質量百分比為0-3%,鋼渣與粉煤灰的質量比=1:2-4:1。所述的原料由鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏、堿性激發(fā)劑和碎石(或砂礫)組成，鋼渣和粉煤灰所占原料的質量百分比為30%-50%，工業(yè)廢石膏所占原料的質量百分比為1%_10%，堿 性激發(fā)劑所占原料的質量百分比為0-3%，碎石(或砂礫)所占原料的質量百分比為40%-69%, 其中鋼渣與粉煤灰的質量比=1:2-4:1。所述的鋼渣是堿度系數(shù)(Ca0/Si02)不小于1.6具有良好水硬活性并經陳化安定的原狀鋼渣。所述的粉煤灰為增鈣粉煤灰、高鈣粉煤灰或低鈣粉煤灰。所述的工業(yè)廢石膏為磷石膏、氟石膏、黃石膏、鹽田石膏、二水石膏、固硫渣或脫硫石所述的堿性激發(fā)劑為氫氧化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉中的任意一種或任意一種以上的 混合物，任意一種以上的混合時，為任意配比。上述鋼渣粉煤灰自固結材料的制備方法，按配比選取經陳化安定后的原狀鋼渣(所述原 狀是未磨的，即原始形狀的；所述陳化安定為常規(guī)方法)，按配比選取粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑，混合攪拌即得產品。
所述的鋼渣粉煤灰自固結材料的應用取鋼渣粉煤灰自固結材料質量6-25%的水，混合， 制成公路路面基層材料或建筑用磚。鋼渣粉煤灰自固結材料作路面底基層材料時的壓實度根 據(jù)公路等級和結構層次的不同控制在95%-98%以上。鋼渣粉煤灰自固結材料作路面基層材料時 的壓實度根據(jù)公路等級和基層層次的不同控制在97%-99%以上。鋼渣粉煤灰自固結材料作建 筑用磚時成型壓力在12-22MPa。本發(fā)明的有益效果是利用原狀鋼渣、粉煤灰和工業(yè)廢石膏制備鋼渣粉煤灰自固結材料，鋼渣、粉煤灰利用率高，成本低；而工業(yè)廢石膏的成本也低，因此本發(fā)明具有成本的特點。鋼渣粉煤灰自固結材料不僅可大量節(jié)約工程造價，還可以減少對天然土石料的開采，具有非 常明顯的環(huán)境效益。鋼渣粉煤灰自固結材料不需要水泥石灰等膠凝，完全由工業(yè)廢渣組成， 是一類造價低廉的生態(tài)建筑材料，技術經濟效益顯著。本發(fā)明利用鋼渣的良好水硬活性，和粉煤灰的火ih灰活性和微集料效應以及工業(yè)廢石膏(或再加入堿性激發(fā)劑)的激發(fā)作用，形成一種新型具有較高強度的鋼渣粉煤灰自固結材料。 本發(fā)明的鋼渣粉煤灰自固結材料與水混合，經過碾壓或機械壓制，制備出完全由工業(yè)廢渣自身 的膠凝活性固結而形成的自固結材料，這種固結材料能夠達到各等級路面底基層、基層的強度要求，部分原料配比可以達到50-75號建筑用磚的強度要求。本發(fā)明能用于各等級公路和城市 道路以及場坪的基層與底基層，以及制備建筑用磚。具有強度增H穩(wěn)定，耐久性好，抗裂性強 的特點。
具體實施方式
實施例1:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和黃石膏原料混合而成，黃石膏所占鋼渣、 粉煤灰和黃石膏的質量百分比為5.0%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和黃石膏的質量百 分比為95.0%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的 19%，最大干密度1.56g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.95MPa， 28天強度為8.14MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 50號建筑用磚的強度要求。實施例2:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占鋼渣、 粉煤灰和氟石膏的質量百分比為2.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和氟石膏的質量百分比為97.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 2;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的24%，最大干密度1.48g/cm3,當壓實度為97%時，7天強度為1.67MPa， 28天強度為5.98MPa， 達到了公路路面基層材料的強度要求。實施例3:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和脫硫石膏原料混合而成，脫硫石膏所占鋼渣、粉煤灰和脫硫石膏的質量百分比為3.5%,鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和脫硫石膏 的質量百分比為96.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=3: 2;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。
鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的 16%,最大干密度1.68g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.92MPa， 28天強度為7.87MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 50號建筑用磚的強度要求。實施例4:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和二水石膏粉原料混合而成，二水石膏粉所 占鋼渣、粉煤灰和二水石膏粉的質量百分比為5.0%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和二 水石膏粉的質量百分比為95%，鋼渣與粉煤灰的質量比=3: 2;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固 結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的16%，最大干密度1.68g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.78MPa， 28天強度為7.98MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 50號建筑用磚的強度要求。 實施例5:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和二水石膏粉原料混合而成，二水石膏粉所 占鋼渣、粉煤灰和二水石膏粉的質量百分比為2.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和二水石膏粉的質量百分比為97.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=3: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的14%，最大干密度1.94g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.36MPa， 28天強度為6.17MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 50號建筑用磚的強度要求。 實施例6:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占鋼渣、 粉煤灰和磷石膏的質量百分比為3.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和磷石膏的質量百分比為96.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=3: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的12%，最大干密度2.00g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.45MPa， 28天強度為7.46MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 50號建筑用磚的強度要求。 實施例7:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、碎石和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占鋼渣、粉煤灰、碎石和磷石膏的質量百分比為3.0%，碎石所占鋼渣、粉煤灰、碎石和磷石 膏的質量百分比為50%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、碎石和磷石膏的質量百分比為 47%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的6%，最大干密度2.23g/cm3，當壓實度為98%時，7天強度為2.47MPa， 28天強度為5.39MPa，達 到了高等級公路路面基層材料的強度要求。 實施例8:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占
鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏的質量百分比為1.0%，砂礫所占鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石 膏的質量百分比為69%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏的質量百分比為 30%,鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的 5.5%,最大干密度2.28g/cm3，當壓實度為98%時，7天強度為2.14MPa， 28天強度為3.32MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求。實施例9:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏原料混合而成，磷石膏所占 鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏的質量百分比為3.0%，砂礫所占鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏的質量百分比為50%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、砂礫和磷石膏的質量百分比為 49%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的6.2%，最大干密度2.23g/cm3，當壓實度為98%時，7天強度為2.21MPa， 28天強度為3.02MPa， 達到了高等級公路路面底基層材料的強度要求。 實施例10:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和脫硫石膏原料混合而成，脫硫石膏所占鋼渣、粉煤灰和脫硫石膏的質量百分比為5.0%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和脫硫石膏 的質量百分比為95%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。 鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的19%，最大干密度1.56g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.78MPa， 28天強度為8.47MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 75號建筑用磚的強度要求。 實施例11:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和固硫渣原料混合而成，固硫渣所占鋼渣、 粉煤灰和固硫渣的質量百分比為12.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和固硫渣的質量百 分比為87.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 2;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的25%，最大干密度1.45g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.79MPa， 28天強度為7.84MPa， 達到了公路路面基層材料的強度要求，達到了 50號建筑用磚的強度要求。 實施例12:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和鹽田石膏原料混合而成，鹽田石膏所占鋼 渣、粉煤灰和鹽田石膏的質量百分比為2.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和鹽田石膏 的質量百分比為97.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 2;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的24%，最大干密度1.48g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.72MPa， 28天強度為9.04MPa, 達到了公路路面底基層材料的強度要求，并達到了 75號建筑用磚的強度要求。 實施例13: 鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、碳酸鈉和鹽田石膏原料混合而成，鹽田石 膏所占鋼渣、粉煤灰、碳酸鈉和鹽田石膏的質量百分比為2.5%，碳酸鈉所占鋼渣、粉煤灰、 碳酸鈉和鹽田石膏的質量百分比為2.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、碳酸鈉和鹽田 石膏的質量百分比為95%，鋼渣與粉煤灰的質量比=3: 2;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材 料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的16%,最大干密度1.68g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為2.13MPa， 28天強度為9.35MPa， 達到了高等級公路路面基層材料的強度要求，并達到了 75號建筑用磚的強度要求。 實施例14:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、硫酸鈉、碳酸鈉和鹽田石膏原料混合而成， 鹽田石膏所占鋼渣、粉煤灰、硫酸鈉、碳酸鈉和鹽田石膏的質量百分比為2.5%,碳酸鈉所占鋼渣、粉煤灰、硫酸鈉、碳酸鈉和鹽田石膏的質量百分比為1.5%，硫酸鈉所占鋼渣、粉 煤灰、硫酸鈉、碳酸鈉和鹽田石膏的質量百分比為1.5%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、 硫酸鈉、碳酸鈉和鹽田石膏的質量百分比為94.5%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1: 2;攪拌混 合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的24%，最佳含水量24%，最大干密度1.48g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.89MPa， 28天強度為9.62MPa，達到了公路路面底基層材料的強度要求，并達到了 75號建筑用磚的 強度要求。實施例16:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占鋼渣、粉煤灰和氟石膏的質量百分比為15%,鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰和氟石膏的質量百分 比為85%，鋼渣與粉煤灰的質量比=4: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的12%，最大干密度2.08g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為1.84MPa， 28天強度為6.83MPa， 達到了公路路面基層材料的強度要求。 實施例17:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、氫氧化鈉和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占鋼渣、粉煤灰、氫氧化鈉和氟石膏的質量百分比為10%,氫氧化鈉所占鋼渣、粉煤灰、 氫氧化鈉和氟石膏的質量百分比為3%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、氫氧化鈉和氟石 膏的質量百分比為87%，鋼渣與粉煤灰的質量比=2: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的16%，最大干密度1.71g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為2.17MPa， 28天強度為9.62MPa， 達到了公路路面基層材料和75號建筑用磚的強度要求。 實施例18:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、碎石、氫氧化鈉和氟石膏原料混合而成，
氟石膏所占鋼渣、粉煤灰、碎石、氫氧化鈉和氟石膏的質量百分比為10%，氫氧化鈉所占鋼 渣、粉煤灰、碎石、氫氧化鈉和氟石膏的質量百分比為3%，碎石所占鋼渣、粉煤灰、碎石、 氫氧化鈉和氟石膏的質量百分比為40%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、碎石、氫氧化鈉 和氟石膏的質量百分比為47%，鋼渣與粉煤灰的質量比=2: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固 結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的8%，最大干密度2.21g/cm3,當壓實度為97%時，7天強度為1.86MPa， 28天強度為6.46MPa，達 到了公路路面基層材料的強度要求。 實施例19:鋼渣粉煤灰自固結材料，它由鋼渣、粉煤灰、砂礫、硅酸鈉和氟石膏原料混合而成，氟石膏所占鋼渣、粉煤灰、砂礫、硅酸鈉和氟石膏的質量百分比為10%，硅酸鈉所占鋼渣、粉 煤灰、砂礫、硅酸鈉和氟石膏的質量百分比為3%，砂礫所占鋼渣、粉煤灰、砂礫、硅酸鈉 和氟石膏的質量百分比為40%，鋼渣和粉煤灰所占鋼渣、粉煤灰、砂礫、硅酸鈉和氟石膏的 質量百分比為47%，鋼渣與粉煤灰的質量比=2: 1;攪拌混合得鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料與水攪拌混合，水的加入量為鋼渣粉煤灰自固結材料質量的16%，最大干密度1.71g/cm3，當壓實度為97%時，7天強度為2.49MPa，28天強度為10.28MPa, 達到了公路路面基層材料和75號建筑用磚的強度要求。本發(fā)明各原料的上下限值、以及其區(qū)間值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。
權利要求
1. 鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于它主要由鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā) 劑原料混合而成，工業(yè)廢石膏所占鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料的質量百分比 為1%_15%，堿性激發(fā)劑所占鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料的質量百分比為0-3%，鋼渣與粉煤灰的質量比=1:2-4:1。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于所述的原料由鋼渣、粉 煤灰、工業(yè)廢石膏、堿性激發(fā)劑和碎石(或砂礫)組成，鋼渣和粉煤灰所占原料的質量百分比 為30%-50%，工業(yè)廢石膏所占原料的質量百分比為1%_10%，堿性激發(fā)劑所占原料的質量百 分比為0-3%，碎石(或砂礫)所占原料的質量百分比為40%-69%，其中鋼渣與粉煤灰的質 量比=1:2-4:1。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于所述的鋼渣是堿度 系數(shù)不小于1. 6的經陳化安定的原狀鋼渣。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于所述的粉煤灰為增 鈣粉煤灰、高鈣粉煤灰或低鈣粉煤灰。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于所述的工業(yè)廢石膏為磷石膏、氟石膏、黃石膏、鹽田石膏、二水石膏、固硫渣或脫硫石膏。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于所述的堿性激發(fā)劑為氫氧化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、硅酸鈉中的任意一種或任意一種以上的混合物，任意一種以上 的混合時，為任意配比。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種鋼渣粉煤灰自固結材料。鋼渣粉煤灰自固結材料，其特征在于它主要由鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料混合而成，工業(yè)廢石膏所占鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料的質量百分比為1％-15％，堿性激發(fā)劑所占鋼渣、粉煤灰、工業(yè)廢石膏和堿性激發(fā)劑原料的質量百分比為0-3％，鋼渣與粉煤灰的質量比＝1∶2-4∶1。(這種材料既可以單獨使用，也可以用于穩(wěn)定碎石砂礫作路面基層和建筑用磚)。本發(fā)明具有成本低的特點。
文檔編號C04B18/08GK101121590SQ20071005268
公開日2008年2月13日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權日2007年7月10日
發(fā)明者周明凱, 沈衛(wèi)國 申請人:武漢理工大學