一种钢渣集料体积膨胀抑制方法及其应用与流程

本发明属于钢渣应用，尤其涉及一种钢渣集料体积膨胀抑制方法及其应用。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、钢渣是炼钢的副产物，将钢渣代替部分天然矿石掺入到沥青混合料中，可有效缓解天然石料消耗，亦是解决钢渣污染环境的一条重要途径。但是，由于钢渣内含有大量游离态氧化钙，其遇水后发生水化反应，使钢渣的活性物质体积大量增长，进而造成其路面病害。

3、目前，抑制钢渣膨胀的方法有很多，如熔融调质法、自然陈化法、水热陈化法、表面改性法。熔融调质法在钢渣形成前添加粉煤灰降低钢渣内部活性物质含量，进而抑制其膨胀，但是所需设备要求较高、工艺复杂。自然陈化法和水热陈化法虽然可以解决钢渣膨胀的问题，但是所需时间较长，甚至长达6-12个月或者对温度要求较高，不能满足实际生产。目前通过表面改性处理来抑制钢渣膨胀性的方法中，大多存在局限性，如将有机硅树脂应用于钢渣表面改性处理，有机硅树脂不耐低温，其在低温环境中易产生脆性破坏，从而降低钢渣的早期强度，不能满足生产需求。所以，现有的抑制钢渣体膨胀的方法中，存在处理工艺复杂、时间长或抑制效果不明显的问题。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明的目的之一在于解决钢渣体积膨胀的问题；本发明的目的之二在于解决现有钢渣集料水化时间较长的问题。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供一种硅粉联合柠檬酸钠在抑制钢渣集料体积膨胀方法的应用；

4、其中，硅粉与柠檬酸钠的质量比为10-18：20-28；优选为15：26。

5、钢渣为炼钢过程中的一种副产品。它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成。钢渣含有多种有用成分：金属铁2％～8％，氧化钙40％～60％，氧化镁3％～10％，氧化锰1％～8％，故可作为钢铁冶金原料使用。钢渣的矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、ro相、铁酸二钙和游离氧化钙。

6、本发明的第二方面，提供一种钢渣改性的方法，包括以下步骤：

7、制备改性混合液；将钢渣与改性处理液混合，并浸泡在改性混合液中6-18h时间，注意浸泡期间需要间隔一小时进行搅拌一次；浸泡后钢渣可以在105-110℃烘箱里烘干1h。

8、本发明的具体实施方式中，所述改性混合液为硅粉与柠檬酸钠溶液的混合水溶液；

9、本发明的具体实施方式中，所述硅粉的质量分数为2％-5％；

10、所述柠檬酸钠溶液的摩尔浓度为0.1mol/l-0.4mol/l。

11、本发明的具体实施方式中，所述钢渣的粒径为5-10mm。

12、通过上述方法改性钢渣，可以有效缩短钢渣水化时间。

13、本发明的第三方面，提供一种改性钢渣，由第二方面所述的方法制备获得。

14、本发明的第四方面，提供一种钢渣集料体积膨胀抑制方法，包括第二方面所述的钢渣改性的方法。

15、本发明的第五方面，提供第二方面所述的钢渣改性的方法和/或第三方面所述的改性钢渣和/或第四方面所述的钢渣集料体积膨胀抑制方法在制备建筑材料中的应用；

16、所述建筑材料包括沥青混合料、混凝土。

17、本发明的第六方面，提供一种沥青混合料，包括第三方面所述的改性钢渣；

18、优选的，还包括水泥，天然砂，石子和减水剂。

19、沥青混合料是一种复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成，还可加入聚合物和木纤维素，主要根据配比的不同可以拥有不同的力学性能，并用于公路工程。

20、本发明的第七方面，提供一种混凝土，包括第三方面所述的改性钢渣；

21、优选的，还包括水泥，天然砂，石子和减水剂。

22、混凝土，一种广泛应用于土木工程的混合材料。本发明中混凝土可以以处理后的钢渣作为骨料，添加胶凝材料等制备而成。

23、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

24、本发明提出了一种有效抑制钢渣体积膨胀的方法，采用了含有硅粉和柠檬酸钠的混合溶液对钢渣的表面及孔隙进行覆膜，降低了钢渣的吸水膨胀率，提高了其作为沥青混合料的安定性，并且该方法方便、简单、易于操作，且改性溶液可以回收利用，改性成本低，改性所需设备要求也低。

25、本发明中首次将硅粉和柠檬酸钠溶液协同处理钢渣，用于钢渣改性领域。本发明中发现，硅粉不仅可以有效水化钢渣，形成凝胶填补钢渣孔隙，降低钢渣吸水率；还能大幅度降低柠檬酸钠处理钢渣的水化时间，大大缩短钢渣集料中活性氧化物的凝固时间(比单独硅粉溶液缩短1/2的时间；比单独柠檬酸钠溶液缩短1/18的时间)，有实际应用价值；此外，柠檬酸钠促使钢渣表面的金属阳离子被吸附，与硅粉形成的硅酸钙凝胶相互作用在钢渣表面形成致密的层状结构，协同阻止水分侵入集料内部，进一步增强改性钢渣的整体性能。

26、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.硅粉联合柠檬酸钠在抑制钢渣集料体积膨胀方法的应用；

2.一种钢渣改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的钢渣改性的方法，其特征在于，所述改性混合液为硅粉溶液与柠檬酸钠溶液的混合水溶液。

4.如权利要求2所述的钢渣改性的方法，其特征在于，所述硅粉溶液的质量分数为2％-5％；

5.如权利要求2所述的钢渣改性的方法，其特征在于，所述钢渣的粒径为5-10mm。

6.一种改性钢渣，由权利要求2-5任一项所述的方法制备获得。

7.一种钢渣集料体积膨胀抑制方法，其特征在于，包括权利要求2-5任一项所述的钢渣改性的方法。

8.权利要求2-5任一项所述钢渣改性的方法和/或权利要求6所述的改性钢渣和/或权利要求7所述的钢渣集料体积膨胀抑制方法在制备建筑材料中的应用；

9.一种沥青混合料，其特征在于，包括权利要求6所述的改性钢渣；

10.一种混凝土，其特征在于，包括权利要求6所述的改性钢渣；

技术总结本发明提出了一种钢渣集料体积膨胀抑制方法，包括将钢渣与改性混合液混合均匀，浸泡6h时间后烘干获得。其中改性混合液采用3％硅粉和0.2mol/L柠檬酸钠混合制备而成。本发明所提供的钢渣集料体积膨胀抑制方法，协同硅粉与柠檬酸钠的理化性质，有效改变钢渣的化合物成分，形成更加致密、耐久的微观表面结构，可更快速有效降低钢渣吸水膨胀率，抑制其发生膨胀，进一步抑制其制备的沥青混合料的膨胀率，解决钢渣在实际应用过程中，容易产生形变的问题，提高安全性能，具有良好的推广价值。技术研发人员：曹荣吉,吕正龙,刘伟,郑炳锋,屈鑫,貟文洋,王红霞受保护的技术使用者：苏交科集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1