專利名稱：鋼渣瀝青級配碎石混合料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于公路建筑材料技術領域，具體是指一種用于公路柔性基層的鋼渣浙青級配碎石混合料。
背景技術：
在我國已建成的高速公路中90%以上的是以半剛性材料為基層、浙青混凝土為面層的路面，即半剛性路面。這種路面結構具有強度和承載能力高的優(yōu)點，但其缺點也很明顯，集中體現在1)半剛性基層材料收縮量較大，極易引起浙青路面的反射裂縫，造成局部網裂和坑洞；2)半剛性基層排水性能差，易導致水滯留在基層與面層間，從而影響路面受力并導致基層整體承載力下降；3)半剛性基層浙青路面對重載車具有更大的軸載敏感性， 對半剛性基層浙青路面的使用壽命十分不利，尤其是現代公路運輸超限超載現象尤為突出。而柔性基層除了具有抗超載能力強的優(yōu)點之外，相比半剛性基層，其韌度更好，幾乎不會產生反射裂縫。而且其水穩(wěn)定性能好，不易發(fā)生結構性破壞。因此柔性基層結構近年來得到了道路工作者的青睞。較為常見的柔性基層材料為浙青級配碎石混合料、級配砂礫混合料等。目前浙青級配碎石混合料主要使用玄武巖、石灰?guī)r等天然石料為主骨料。但這些天然石料在我國大多數地區(qū)有很少或幾乎沒有儲量，因而它們的價格較高。據統計，我國的石灰?guī)r如果按照現有的消耗速度，只能再維持20年的供應。鋼渣是鋼鐵冶煉企業(yè)產生的一種工業(yè)固體廢物，排出量約為粗鋼產量的15 20%，我國煉鋼企業(yè)每年都有大量鋼渣產生，2010年我國鋼渣年產量已達到2000萬噸，堆積的鋼渣不僅占用大量土地，而且造成環(huán)境污染。國內外已經有企業(yè)將鋼渣廣泛用于道路路基的墊層、結構層，尤宜用作浙青拌合料的骨料鋪筑路面層，這樣可以大幅帶動鋼渣應用的需求，緩解鋼渣對生態(tài)環(huán)境的危害。但是，目前這些在道路工程領域對鋼渣的綜合利用主要集中于浙青面層的應用，而缺乏使用鋼渣制備應用于公路柔性基層結構的浙青級配碎石混合料的先例。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的就是要提供一種成本低廉、粒度級配合理、防水性能和穩(wěn)定性能優(yōu)良的鋼渣浙青級配碎石混合料。為實現上述目的，本發(fā)明的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特殊之處在于，該混合料的各組份重量百分比含量為骨料顆粒占90 93%,浙青占4 6%,石灰石礦粉占3 4%，所述骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度> 0_的四種顆粒級配構成，所述四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為21 24%、20 28%、19 25%和32 37%，所述骨料為鋼渣或鋼渣和石灰石的混合物。優(yōu)選的，所述骨料的四種顆粒級配中，31. 5mm >粒度> 19mm的為鋼渣，其它粒度的為石灰石；或者，所述31. 5mm彡粒度> 19mm和19彡粒度> 9. 5mm的為鋼渣，其它粒度的為石灰石；或者，所述4. 75 >粒度> Omm為石灰石，其它粒度的鋼渣。如此選材能更好地擴大鋼渣的應用范圍，使粒度在31. 5mm左右的鋼渣也可以被用來作為浙青級配碎石混合料的構造材料，而且，通過設計鋼渣與石灰石的雜合型級配，有效降低所需浙青含量，能大幅降低此鋼渣浙青級配碎石混合料的制備成本。優(yōu)選的，所述浙青為70#重交浙青，相比于工程常用的聚合物改性浙青，使用該浙青的鋼渣級配碎石混合料施工和易性更好，且成本較低廉。優(yōu)選的，所述鋼渣的表觀相對密度在3. 300 3. 400g/cm3之間。優(yōu)選的，所述石灰石的表觀相對密度在2. 600 2. 800g/cm3之間。優(yōu)選的，所述的石灰石礦粉的粒度分布為0. 6mm通過率為100%，O. 15mm通過率為95 100%，O. 075通過率為90 100%。優(yōu)選的，所述鋼渣中游離氧化鈣含量控制在I. 5%以下。因為在鋼渣中游離氧化鈣含量超過I. 5%之后，極易造成鋼渣浙青級配碎石混合料遇水發(fā)生體積膨脹，產生裂縫、崩碎等病害，進而嚴重威脅浙青面層，產生塌陷、反射性裂縫等病害，從而縮短公路服役時間。優(yōu)選的，所述鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2%。這種性能的鋼渣可以保證浙青及浙青膠漿對鋼渣的完全包裹，形成鋼渣顆粒對水的隔離效果，保證此鋼渣浙青級配碎石混合料的結構穩(wěn)定。本發(fā)明的鋼渣浙青級配碎石混合料中的各組分作用機理及其含量限定的原因如下與玄武巖、石灰?guī)r等傳統石料相比，鋼渣具有強度高、耐磨性和防滑性好，且與浙青有優(yōu)良的粘附性，本發(fā)明鋼渣浙青級配碎石混合料的骨料選用純鋼渣級配或者采用鋼渣與石灰石組成的雜合型級配，并且根據浙青穩(wěn)定碎石基層(ATB)懸浮密實結構的特點和鋼渣破碎后粒徑分布規(guī)律，將骨料按四種顆粒級配和特定的重量配比來選擇，不僅最大限度地利用各粒徑大小的鋼渣，而且更有利于混合料內部的集料相互干涉，使得較粗的前一級集料受較細的后一級集料的影響，次級集料將前級集料給擋住，讓前級的粗集料無法相互間直接接觸，這樣，粗集料之間不能鑲嵌構成骨架，就如同懸浮在浙青膠漿與次一級的細集料之中一般，懸浮密實結構的空隙率較小、內部的粘聚力則相對較大，相對的其防水性能優(yōu)
巳本發(fā)明的鋼渣浙青級配碎石混合料，擁有較高的結構承載能力和耐久性能，能有效提高公路的承載能力以及抗水損害、抗裂縫、抗過載能力，而且制造和維護費用低廉，可作為柔性基層材料用于高速公路、一級公路及其它等級公路。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明的鋼渣浙青級配碎石混合料作進一步詳細說明。實施例I一種鋼渣浙青級配碎石混合料，它各組份重量百分比含量為骨料顆粒占92 %， 70#重交浙青占5%，石灰石礦粉占3%，該骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度> Omm的四種顆粒級配的鋼洛構成，四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為21^^22^^21%和36%，該鋼渣為武漢鋼鐵公司轉爐渣在自然條件下陳化三年后制得鋼渣，所選取的鋼渣的表觀相對密度在3. 300 3. 400g/cm3之間、鋼渣中游離氧化鈣含量在I. 5%以下、鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2% ;所選取的石灰石的表觀相對密度在2. 600 2. 800g/cm3之間，所采用的石灰石礦粉的粒度分布為0. 6mm通過率為100%,0. 15mm通過率為95 100%，O. 075mm通過率為90 100%。實施例2一種鋼渣浙青級配碎石混合料，它各組份重量百分比含量為骨料顆粒占90 %， 浙青占6%，石灰石礦粉占4%，該骨料由31. 5_彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm三種級配的鋼洛顆粒和4. 75彡粒度> Omm的石灰石顆粒構成，四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為22%、24%、22%和32%，其中的鋼渣為武漢鋼鐵公司轉爐渣在自然條件下陳化三年后制得，所選取的鋼渣的表觀相對密度在3. 300 3. 400g/cm3 之間、鋼渣中游離氧化鈣含量在I. 3%以下、鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2% ;所選取的石灰石的表觀相對密度在2. 600 2. 700g/cm3之間，所米用的石灰石礦粉的粒度分布為0. 6mm通過率為100%，O. 15mm通過率為95 100%，O. 075mm通過率為 90 100%。實施例3 一種鋼渣浙青級配碎石混合料，它各組份重量百分比含量為骨料顆粒占93 %， 浙青占4%,石灰石礦粉占3%,該骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm、19彡粒度> 9. 5mm兩種級配的鋼洛顆粒和9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度> Omm兩種級配的石灰石顆粒構成，四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為24%、20%、20%和36%，所選取的鋼渣的表觀相對密度在3. 300 3. 400g/cm3之間、鋼渣中游離氧化鈣含量在I. 2%以下、鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2%;所選取的石灰石其表觀相對密度在2. 700 2. 800g/ cm3之間，所采用的石灰石礦粉的粒度分布為0. 6_通過率為100%，O. 15_通過率為95 100 %，O. 075mm 通過率為 90 100 %。實施例4一種鋼渣浙青級配碎石混合料，它各組份重量百分比含量為骨料顆粒占92 %， 浙青占4. 5%，石灰石礦粉占3. 5%，該骨料由31. 5mm彡粒度> 19mm的鋼渣顆粒和19彡粒度> 9. 5mm、9. 5彡粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度Omm三種級配的石灰石顆粒構成，四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為21%、28%、19%和32%，所選取的鋼渣的表觀相對密度在3. 300 3. 400g/cm3之間、鋼渣中游離氧化鈣含量在I. 4%以下、鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2% ;所選取的石灰石其表觀相對密度在2. 700 2. 800g/cm3 之間，所采用的石灰石礦粉的粒度分布為0. 6mm通過率為100%，O. 15mm通過率為95 100 %，O. 075mm 通過率為 90 100 %。實施例5一種鋼渣浙青級配碎石混合料，它各組份重量百分比含量為骨料顆粒占90 %， 浙青占6%,石灰石礦粉占4%,該骨料由31. 5mm≥粒度> 19mm、19≥粒度> 9. 5mm兩種級配的鋼洛顆粒和9. 5≥粒度> 4. 75mm、4. 75彡粒度Omm兩種級配的石灰石顆粒構成，四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為24%、25%、19%和32%，所選取的鋼渣的表觀相對密度在3. 300 3. 400g/cm3之間、鋼渣中游離氧化鈣含量在I. 2%以下、鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2% ;所選取的石灰石其表觀相對密度在2. 700 2. 800g/ cm3之間，所采用的石灰石礦粉的粒度分布為0. 6_通過率為100%，O. 15_通過率為95 100 %，O. 075mm 通過率為 90 100 %。對上述實施例I 5的混合料，按所確定的重量配合比稱取各檔鋼渣顆粒和石灰石顆粒采用間歇式攪拌設備進行混合，然后在180°C烘箱中烘干至恒重，再倒入拌合設備中，并加入對應比例的浙青和石灰石礦粉，均勻拌和90 120s即可完成鋼渣浙青級配碎石混合料的制備。對上述各實施例的鋼渣浙青級配碎石混合料的各種力學性能進行測試，結果對應如表I所示表I
權利要求
1.一種鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于，該混合料的各組份重量百分比含量為 骨料顆粒占90 93%，浙青占4 6%，石灰石礦粉占3 4%，所述骨料由31. 5_ >粒度 > 19mm、19 >粒度> 9. 5mm、9. 5 >粒度> 4. 75mm、4. 75 >粒度0_的四種顆粒級配構成， 所述四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為21 24%、20 28%、19 25%和32 37%,所述骨料為鋼渣或鋼渣和石灰石的混合物。
2.根據權利要求I所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所述骨料的四種顆粒級配中，31. 5mm彡粒度> 19mm的為鋼渣，其它粒度的為石灰石。
3.根據權利要求I所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所述骨料的四種顆粒級配中，31. 5mm彡粒度> 19mm和19彡粒度> 9. 5mm的為鋼渣，其它粒度的為石灰石。
4.根據權利要求I所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所述骨料的四種顆粒級配中，4. 75彡粒度Omm為石灰石，其它粒度的鋼渣。
5.根據權利要求I 4中任意一項所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所述浙青為70#重交浙青。
6.根據權利要求I 4 述鋼渣的表觀相對密度在3.
7.根據權利要求I 4 述石灰石的表觀相對密度在
8.根據權利要求I 4 述石灰石礦粉的粒度分布為通過率為90 100%。
9.根據權利要求I 4中任意一項所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所 300 3. 400g/cm3 之間。中任意一項所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所 2. 600 2. 800g/cm3 之間。中任意一項所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于所 :0. 6mm通過率為 100%，0. 15mm通過率為 95 100%，0. 075mm中任意一項所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于述鋼渣中游離氧化鈣含量控制在I. 5%以下。
10.根據權利要求I 4中任意一項所述的鋼渣浙青級配碎石混合料，其特征在于述鋼渣在60°C熱水里浸泡120h體積膨脹率不大于2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼渣瀝青級配碎石混合料，該混合料的各組份重量百分比含量為骨料顆粒占90～93％，瀝青占4～6％，石灰石礦粉占3～4％，所述骨料由31.5mm≥粒度＞19mm、19≥粒度＞9.5mm、9.5≥粒度＞4.75mm、4.75≥粒度＞0mm的四種顆粒級配構成，所述四種顆粒級配在骨料中的重量百分比依次為21～24％、20～28％、19～25％和32～37％，所述骨料為鋼渣或鋼渣和石灰石的混合物。實踐證明，該混合料成本低廉、粒度級配合理、防水性能和穩(wěn)定性能優(yōu)良。
文檔編號C04B26/26GK102584111SQ201210011979
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權日2012年1月16日
發(fā)明者劉思, 吳少鵬, 吳江紅, 唐嵐, 龐凌, 李暉, 李燦華, 汪平剛, 汪暉, 蘇悅, 謝君 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司