本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
半剛性路面基層材料是我國(guó)路面基層的主流形式，占我國(guó)路面基層的90％以上，而其中水泥穩(wěn)定基層占絕大部分。水泥穩(wěn)定基層材料從加水拌和到碾壓完成需要有足夠的時(shí)間，但是往往由于施工過(guò)程長(zhǎng)、氣溫高通用水泥用于路面基層穩(wěn)定時(shí)往往由于凝結(jié)過(guò)快而導(dǎo)致顯著的強(qiáng)度損失；另外通用水泥穩(wěn)定基層容易出現(xiàn)密集的裂縫。水泥穩(wěn)定基層的收縮開裂容易導(dǎo)致路面面層的反射裂縫，而反射裂縫是形成沖刷水損害的重要原因。
鑒于上述收縮開裂問(wèn)題，專利02147732.9提供了一種粒料土穩(wěn)定專用水泥，通過(guò)延緩水泥的凝結(jié)和硬化，減少由于施工過(guò)程的延遲帶來(lái)的強(qiáng)度損失，通過(guò)微膨脹水泥(28天膨脹率不大于0.5％)水化硬化過(guò)程的體積膨脹，補(bǔ)償基層材料的體積收縮，減少路面基層的收縮開裂，從而實(shí)現(xiàn)路面基層服役性能的整體改善，達(dá)到了減少?gòu)?qiáng)度損失、補(bǔ)償收縮的目的。
但鑒于水泥穩(wěn)定基層中水泥用量少，微膨脹所產(chǎn)生的補(bǔ)償收縮尚不能充分補(bǔ)償基層在干燥、溫度降低過(guò)程的體積收縮，進(jìn)一步提高基層水泥的膨脹值可充分體現(xiàn)其補(bǔ)償收縮效能。目前用于路面基層穩(wěn)定的水泥主要是32.5級(jí)水泥和少量基層穩(wěn)定專用水泥，相對(duì)而言，用于基層穩(wěn)定的水泥強(qiáng)度等級(jí)不高，如何制備材料成本不高的緩凝膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥具有重要的實(shí)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，混合材用量大，在保證充足的強(qiáng)度和較長(zhǎng)的凝結(jié)時(shí)間的同時(shí)，提高基層專用水泥的膨脹性能，使其能夠更充分地補(bǔ)償基層的收縮，減少基層裂紋數(shù)量，提高基層抗沖刷水損害能力，并對(duì)鋼渣和石膏等固廢進(jìn)行有效利用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，各組分及其所占重量份數(shù)包括：鋼渣10～45份、硅酸鹽水泥熟料20～60份、硫鋁酸鹽水泥熟料10～25份、石膏3～15份。
優(yōu)選的，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣20～45份、硅酸鹽水泥熟料30～60份、硫鋁酸鹽水泥熟料10～20份、石膏5～10份。
優(yōu)選的，所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥中還包含占各組分總質(zhì)量0～0.5％的緩凝劑。
更優(yōu)選的，所述緩凝劑的添加量為各組分總質(zhì)量的0.1～0.3％。
上述方案中，所述硅酸鹽水泥熟料和硫鋁酸鹽水泥熟料的強(qiáng)度均≥50.0mpa(28d抗壓強(qiáng)度)，且均為滿足水泥生產(chǎn)常規(guī)質(zhì)量要求的熟料。
上述方案中，所述鋼渣中(cao+mgo)的含量≥35wt％，其中f-cao含量≤10wt％。
上述方案中，所述石膏中so3的含量≥35wt％。
上述方案中，所述石膏為天然石膏、氟石膏、脫硫石膏、磷石膏、其它工業(yè)副產(chǎn)品石膏中的一種或幾種。
上述方案中，所述緩凝劑為蔗糖、糖蜜、葡萄糖、三乙醇胺、葡萄糖酸鹽、磷酸鹽中的一種或幾種配制而成的水溶液，固含量≥20％。
上述方案中所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的初凝時(shí)間≥6小時(shí)，終凝時(shí)間≤10小時(shí)，7天線膨脹率≥0.15％，28天自由膨脹率≤1.0％，強(qiáng)度滿足路面基層施工需求。
上述方案中所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的強(qiáng)度等級(jí)為22.5、32.5或42.5。
上述一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的制備方法，它包括如下步驟：
1)按比例稱取各組分，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣10～45份、硅酸鹽水泥熟料20～60份、硫鋁酸鹽水泥熟料10～25份、石膏3～15份；
2)將稱取的鋼渣單獨(dú)進(jìn)行粉磨并進(jìn)行除鐵處理，將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏混合并粉磨均勻，然后加入進(jìn)粉磨和除鐵處理后的鋼渣，得混合料，繼續(xù)粉磨至混合料的比表面積≥300m2/kg，即得所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥。
上述方案中，所述混合料中從磨頭泵入緩凝劑。
上述方案中，步驟2)中所述鋼渣的粉磨和除鐵處理要求鋼渣除鐵后0.08mm篩余不大于30％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
1)提高了基層專用水泥的膨脹值，使之更有效地補(bǔ)償基層收縮。
2)有助于減少基層收縮裂縫數(shù)量，進(jìn)而減少面層反射裂縫的數(shù)量，并有利于增強(qiáng)路面對(duì)于沖刷水等損害的抵抗能力。
3)增加了石膏、鋼渣等固廢在水泥中的添加量，有利于降低成本。
4)石膏采用磷石膏時(shí)，還可進(jìn)一步發(fā)揮其緩凝作用，提高所得水泥混合料的工作性能。
5)水泥具有更長(zhǎng)的凝結(jié)時(shí)間，增加了路面基層延遲成型時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)基面層連續(xù)施工，增加施工效率，增強(qiáng)基面層間的結(jié)合力。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
以下實(shí)施例中，采用的鋼渣由武漢鋼鐵公司鋼渣堆場(chǎng)提供，其中(cao+mgo)的含量為49.16wt％，其中f-cao為8.12wt％。
以下實(shí)施例中，采用的石膏為云南天安化工有限公司提供的磷石膏，so3的含量為41.66wt％。
采用的硅酸鹽水泥熟料由湖北華新水泥公司提供，28d抗壓強(qiáng)度為55.3mpa；硫鋁酸鹽水泥熟料由山東淄博凱必特建材有限公司提供，其28d抗壓強(qiáng)度為54.6mpa。
實(shí)施例1
一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，其制備方法包括如下步驟：
1)按比例稱取各組分，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣40份、硅酸鹽水泥熟料30份、硫鋁酸鹽水泥熟料10份、石膏15份；
2)將稱取的鋼渣單獨(dú)進(jìn)行粉磨并進(jìn)行除鐵處理控制0.08mm篩余(除鐵后)不大于30％，將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏混合并粉磨均勻，然后加入進(jìn)粉磨和除鐵處理后的鋼渣，得混合料，繼續(xù)粉磨至混合料的比表面積≥300m2/kg，即得所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥。
本實(shí)施例所得鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的強(qiáng)度等級(jí)為22.5，初凝時(shí)間為7h05min，終凝時(shí)間8h30min，7天線膨脹率為0.21％，28天自由膨脹率為0.85％；3天抗壓強(qiáng)度為14.5mpa，28天抗壓強(qiáng)度為29.5mpa。
實(shí)施例2
一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，其制備方法包括如下步驟：
1)按比例稱取各組分，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣30份、硅酸鹽水泥熟料40份、硫鋁酸鹽水泥熟料15份、石膏10份；
2)將稱取的鋼渣單獨(dú)進(jìn)行粉磨并進(jìn)行除鐵處理控制0.08mm篩余(除鐵后)不大于30％，將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏混合并粉磨均勻，然后加入進(jìn)粉磨和除鐵處理后的鋼渣，得混合料然后采用液體計(jì)量泵從磨頭加入占各組分總質(zhì)量0.5％的緩凝劑，繼續(xù)粉磨至混合料的比表面積≥300m2/kg，即得所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥。
本實(shí)施例所得鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5，初凝時(shí)間為8h15min，終凝時(shí)間9h40min，7天線膨脹率為0.34％，28天自由膨脹率為0.91％；3天抗壓強(qiáng)度為17.5mpa，28天抗壓強(qiáng)度為37.9mpa。
實(shí)施例3
一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，其制備方法包括如下步驟：
1)按比例稱取各組分，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣20份、硅酸鹽水泥熟料60份、硫鋁酸鹽水泥熟料10份、石膏10份；
2)將稱取的鋼渣單獨(dú)進(jìn)行粉磨并進(jìn)行除鐵處理控制0.08mm篩余(除鐵后)不大于30％，將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏混合并粉磨均勻，然后加入進(jìn)粉磨和除鐵處理后的鋼渣，得混合料然后采用液體計(jì)量泵從磨頭加入占各組分總質(zhì)量0.1％的緩凝劑，繼續(xù)粉磨至混合料的比表面積≥300m2/kg，即得所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥。
本實(shí)施例所得鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的強(qiáng)度等級(jí)為42.5，初凝時(shí)間為6h15min，終凝時(shí)間7h20min，7天線膨脹率為0.25％，28天自由膨脹率為0.87％；3天抗壓強(qiáng)度為26.2mpa，28天抗壓強(qiáng)度為48.7mpa。
實(shí)施例4
一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，其制備方法包括如下步驟：
1)按比例稱取各組分，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣45份、硅酸鹽水泥熟料30份、硫鋁酸鹽水泥熟料20份、石膏5份；
2)將稱取的鋼渣單獨(dú)進(jìn)行粉磨并進(jìn)行除鐵處理控制0.08mm篩余(除鐵后)不大于30％，將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏混合并粉磨均勻，然后加入進(jìn)粉磨和除鐵處理后的鋼渣，得混合料然后采用液體計(jì)量泵從磨頭加入占各組分總質(zhì)量0.3％的緩凝劑，繼續(xù)粉磨至混合料的比表面積≥300m2/kg，即得所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥。
本實(shí)施例所得鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的強(qiáng)度等級(jí)為22.5，初凝時(shí)間為7h30min，終凝時(shí)間8h55min，7天線膨脹率為0.18％，28天自由膨脹率為0.56％；3天抗壓強(qiáng)度為16.2mpa，28天抗壓強(qiáng)度為35.5mpa。
實(shí)施例5
一種鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥，其制備方法包括如下步驟：
1)按比例稱取各組分，各組分及其所占重量份數(shù)為：鋼渣40份、硅酸鹽水泥熟料20份、硫鋁酸鹽水泥熟料25份、石膏15份；
2)將稱取的鋼渣單獨(dú)進(jìn)行粉磨并進(jìn)行除鐵處理控制0.08mm篩余(除鐵后)不大于30％，將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏混合并粉磨均勻，然后加入進(jìn)粉磨和除鐵處理后的鋼渣，得混合料，繼續(xù)粉磨至混合料的比表面積≥300m2/kg，即得所述鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥。
本實(shí)施例所得鋼渣硫鋁酸鹽基膨脹型基層穩(wěn)定專用水泥的強(qiáng)度等級(jí)為22.5，初凝時(shí)間為6h30min，終凝時(shí)間8h55min，7天線膨脹率為0.48％，28天自由膨脹率為0.96％；3天抗壓強(qiáng)度為14.2mpa，28天抗壓強(qiáng)度為27.8mpa。
需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。