鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材，是一種利用偏高嶺土、熟 石灰、少量復合早強減水劑，在常溫下激發(fā)鋼渣的復合活性基材，屬于交通運輸工程和土木 工程中地基處理的技術領域。
【背景技術】
[0002] 截止至2012年粗鋼產(chǎn)量達約8. 3億噸，占世界總產(chǎn)量的約50%。目前，我國鋼渣 產(chǎn)量占粗鋼產(chǎn)量的15~20%，因此每年約有1億~1. 5億噸鋼渣伴隨著粗鋼生產(chǎn)而產(chǎn)出。 但是我國鋼渣利用率卻不到25%，因此每年有大量鋼渣得不到利用，造成土壤受到污染、土 壤微生物群遭到破壞、地下水體污染等問題。
[0003] 鋼渣是一種具有潛在膠凝性的材料，其鋼渣化學成分中主要是CaO、SiO2，和少 量Al 2O3, Fe203、MnO等含量波動幅度較大；礦物成分主要是鋼渣的主要礦物組成有硅酸三 鈣（C 3S)、硅酸二鈣（C2S)、R0(R代表鎂、鐵、錳的氧化物所形成的固熔體）、游離石灰（free CaO ;f-CaO)等。由于鋼渣中C2S占30~60%，而C3S含量卻只有不到20%，因此鋼渣水化 速度比普通硅酸鹽水泥慢許多，通常被用來做路基填料、混凝土骨料、瀝青混合料骨料來使 用，而往往并不將鋼渣作為叫膠凝材料使用。其原因主要是鋼渣內部活性較難激發(fā)出來，其 早期水化程度低，表現(xiàn)為早期強度低。
[0004] 另一方面，現(xiàn)有鋼渣重構技術是向鋼渣中加入調整材料（鋁質、硅質和鈣質材 料），使其在高溫下發(fā)生化學反應，吸收f-CaO,并生成活性礦物C 2SX3S和C3A等，提高鋼渣 的膠凝活性?，F(xiàn)有的鋼渣重構技術主要包括：前端重構和后端重構。前端重構指在保持高 溫下向鋼渣內添加調制劑，對鋼渣組分進行調整；后端重構指在常溫下?lián)饺胝{制劑，隨后在 高溫下煅燒一段時間后冷卻，達到對鋼渣組分進行調整的目的。兩種重構技術能夠使重構 后的鋼渣成分與水泥相似，但都涉及到高溫條件，成本較高，并不直接適用于交通運輸工程 和土木工程中地基處理中作為土體固化劑。同時，高溫條件重構鋼渣需要消耗大量的電能、 熱能，消耗大量能源，對環(huán)境保護，降低二氧化碳排放不利。
[0005] 從合理利用材料和在適合的條件下發(fā)揮出材料最大性能等角度出發(fā)，需要對鋼渣 重構技術進行在室溫下激發(fā)鋼渣活性的彌補。常用的鋼渣堿性激發(fā)劑有石膏、熟料、石灰和 堿金屬的硅酸鹽、碳酸鹽或氫氧化物等。偏高嶺土是一種活性地聚合物，是以高嶺土為原 料，在適當?shù)臏囟认拢?00°C~900°C)經(jīng)脫水形成的無水硅酸鋁（Al 203 * 2Si02，AS2)。偏高 嶺土在堿性環(huán)境下能夠被激發(fā)出其活性，即所謂的火山灰活性，在高嶺土煅燒的過程中系 統(tǒng)的自由能升高，結構穩(wěn)定性降低，Al-O結構發(fā)生重組從而表現(xiàn)出活性。在材料使用中，往 往需要向材料中添加復合添加劑來滿足材料實際使用需求，這些外加劑通常有減水劑、早 強劑、引氣劑等。
[0006] 為此本發(fā)明以熟石灰和偏高嶺土為原料，以復合早強減水劑為外加劑，尋求合適 的配比，形成能夠常溫下激發(fā)鋼渣的復合重構基材。

【發(fā)明內容】

[0007] 技術問題：針對目前鋼渣重構技術均為高溫重構技術，無法在工程中直接應用的 問題，將含活性的偏高嶺土添加在鋼渣中，并向其中加入堿性激發(fā)劑和早強減水劑，形成復 合重構基材，達到從化學成分上補足鋼渣與普通硅酸鹽水泥上的差異，激發(fā)鋼渣潛在膠凝 性，提升鋼渣整體利用率，節(jié)約能源和降低二氧化碳排放的目的。
[0008] 技術方案：依照普通硅酸鹽水泥的率值范圍，向鋼渣中添加偏高嶺土和熟石灰，使 混合物的化學成分于普通硅酸鹽水泥相似。控制指標分別是：
[0009] ①娃率（Silica Modulus，SM) SM = SiO2/ (Al203+Fe203)
[0010] ②錯率（Iron Modulus，IM) IM = Al203/Fe203
[0011] ③石灰飽和系數(shù)（Lime Saturation Coefficient，KH)
【主權項】
1. 鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材，其特征在于：向鋼渣中添加偏高嶺土 和熟石灰，控制指標分別是： ① 硅率 SM = Si(V(Al203+Fe203) ② 鋁率頂=Al203/Fe203 ③ 石灰飽和系數(shù)KH
控制SM在2~2. 4之間；頂在1. 2~1. 6之間，而KH在0. 9~0. 94之間，并摻入質量 比為2%的早強減水劑，配置好混合物后，依照該需水量制樣，放入標準養(yǎng)護室，制樣成品。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材，其特征在于所 述的鋼渣為比表面積為300m2/g~500m 2/g之間的鋼渣粉，鋼渣：熟石灰：偏高嶺土的質量 比例在26~36 :55~64 :7~10。
3. 根據(jù)權利要求1所述的鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材，其特征在于所 述的早強減水劑配比為： 〇
【專利摘要】本發(fā)明是鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材，屬于交通運輸工程和土木工程中地基處理的技術領域；鋼渣常溫重構制備地基加固的新型復合基材，其特征在于：向鋼渣中添加偏高嶺土和熟石灰，控制指標分別是：控制SM在2~2.4之間；IM在1.2~1.6之間，而KH在0.9~0.94之間，配置好混合物后，依照該需水量制樣，放入標準養(yǎng)護室，制樣。依據(jù)水泥配比將鋼渣重構后，鋼渣的成分得到了彌補和補充，在早期強度上有了明顯提高，能夠大大的降低成本。
【IPC分類】C04B7-17
【公開號】CN104860554
【申請?zhí)枴緾N201510234056
【發(fā)明人】劉倩雯, 鄧永鋒, 顧興宇, 劉松玉
【申請人】東南大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月8日