一種環保型路面基層用水泥基材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于水泥基材料技術領域，尤其是涉及一種路面基層用水泥基材料。
【背景技術】
[0002] 已知的，隨著全球經濟的飛速發展，煉鋼工業、城市的提升改造等也快速發展，產 生的鋼渣和廢棄混凝土逐年增加;與此同時，推動了高等級公路建設快速增長，對公路的承 載能力也提出了更高的要求，新建的高等級公路的路面基層(底基層)作為直接位于瀝青面 層下的主要承重層，要求采用水泥穩定集料類或者水泥、石灰和粉煤灰綜合穩定集料類設 計方案。依據公路設計和施工規范要求，對路面基層(底基層）用水泥與通用硅酸鹽水泥相 比有一些特殊性能要求，如半剛性基層(底基層)應具有足夠的強度和穩定性、較小的收縮 (溫縮和干縮)變形和較強的抗沖刷能力，優先選用初凝時間3小時以上和終凝時間較長(宜 在6小時左右）的水泥;然而在現行的公路施工建設中，路面基層(底基層)基本采用通用硅 酸鹽水泥，結果給公路基層(底基層）的施工質量和使用壽命帶來一些不良的后果，特別是 凝結時間短、收縮裂縫多的技術問題，因此開發新型公路路面基層(底基層）用水泥基材料 是非常必要的。
[0003] 公路路面基層(底基層)對水泥的特殊性能要求主要表現在施工和使用性能方面： 路面基層(底基層)施工中水泥摻加量少(4%-6%)，加水量小，需要壓路機碾壓密實，屬于 碾壓混凝土，對試樣抗壓強度只要求7天無側限抗壓強度大于3.5Mpa，不像一般建筑用混凝 土對抗壓強度高。根據其施工特點，要求水泥的初、終凝結時間較長(拌合、運輸、攤鋪、平 整、碾壓等程序），初凝時間3小時以上，終凝6小時左右;拌和物性能好(需水量小），對試樣 的早期(3天)抗壓強度無要求，主要檢測試樣的7、14天無側限抗壓強度，要求后期強度增進 率好;使用過程中水泥水化硬化過程中水化熱低、干縮性小，以盡可能減少基層(底基層)的 收縮裂縫，從而提高公路使用壽命(耐久性）。
[0004] 然而，現行公路基層(底基層)施工中，基本采用通用硅酸鹽水泥系列的水泥。雖然 在強度上絕對不會出現問題(一般均超過設計值），但在施工性能和使用壽命卻難以保證， 主要表現在通用水泥的標準稠度需水量、凝結時間（初凝時間2小時左右，終凝3小時左右） 和收縮性等方面不能有效滿足工程要求。通用硅酸鹽水泥為滿足構件的早期（3天)強度要 求，水泥的組分中，熟料比例較大且粉磨細度(顆粒粒徑)較小，因此水泥的需水量大，水化 速度快、凝結時間短、齡期水化熱較高，水化硬化后試體具有收縮性，從而引起收縮裂縫。公 路路面基層(底基層)施工的工藝特點，從材料的拌合到碾壓完畢需要4小時左右，如果水泥 的初凝時間短，則影響碾壓質量和試體的密實度，從而影響公路路面基層的強度。實踐證 明：公路路面基層(底基層)都存在收縮裂縫問題，引起的原因是多方面(施工、材料等）的， 但因水泥水化硬化導致的收縮是主要原因之一，采用通用水泥施工的路面基層(底基層）的 收縮裂縫較嚴重，而且無規律性，基層(底基層)收縮裂縫的后果直接導致路面裂縫(反射裂 縫），縮短公路使用壽命。
【發明內容】
[0005] 為了克服【背景技術】中現有通用水泥在路面基層施工和使用中存在的技術問題，提 出一種路面基層用水泥基材料。
[0006] 為了實現所述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種環保型路面基層用水泥 基材料，包括磨細硬化水泥漿體混合粉、精煉鋼渣粉、礦渣微粉、二水石膏、煅燒脫硫石膏、 42.5硅酸鹽水泥、外加劑;所述硬化水泥漿體混合粉的重量百分比為25-35%，熱潑精煉渣 粉的重量百分比為18-20%，礦渣微粉的重量百分比為15-17%，二水石霄的重量百分比為 3.5-5 %，煅燒脫硫石膏重量百分比為4-5.5 %，42.5硅酸鹽水泥的重量百分比為20-30 % ; 外加劑NaC03的重量百分比為0.8-1.0%。
[0007] 本發明所述硬化水泥漿體混合粉為建、構筑物或水泥混凝土路面拆除中產生的廢 棄混凝土，將所述廢棄混凝土中粗、細骨料及硬化水泥漿體進行分離、篩分得到的粒徑小于 0.15_的硬化水泥漿體混合粉。
[0008] 本發明所述精煉鋼渣粉為煉鋼過程中產生的精煉渣除鐵后磨細至比表面積 400m2/kg以上，流動度比大于95%，活性指數7d大于60%，28d大于70%的磨細粉。
[0009] 本發明所述的礦渣微粉采用符合GB/T18046-2000"用于水泥和混凝土中礦渣粉" 標準的S95微粉:流動度比不小于90%，活性指數7d大于75%，28d大于95%。
[0010] 本發明所述煅燒脫硫石膏為電廠燃煤鍋爐采用石灰脫硫產生的脫硫石膏。
[0011]本發明所述的外加劑為NaC03。
[0012] -種路面基層用水泥基材料的制備方法，其制備步驟為：
[0013] S1:硬化水泥漿體混合粉的預處理:將建、構筑物或水泥混凝土路面拆除中產生的 廢棄混凝土中粗、細骨料及硬化水泥漿體進行分離、篩分得到的粒徑小于0.15mm的硬化水 泥漿體混合粉；
[0014] S2:精煉鋼渣粉的預處理:所述精煉鋼渣粉為煉鋼過程中產生的精煉渣，破碎至 5mm除去大塊鐵、再進行"棒磨+球磨"系統粉磨至80um篩余15% ;采用篩分工藝除去80um以 上的含鐵粗顆粒，然后用高細球磨磨細至比表面積400m2/kg以上，得到流動度比大于95%， 活性指數7d大于60 %，28d大于70 %的細粉；
[0015] S3:脫硫石膏的預處理:采用熱氣體與脫硫石膏間接接觸的方式，在輸送過程中烘 干，再采用懸浮的方式進行預熱煅燒，在900°C以上的溫度下煅燒。
[0016] S4:取步驟S1中的硬化水泥漿體混合粉25-35份，礦渣微粉15-17份，破碎至粒度 10mm以下二水石膏3.5-5份，步驟S3中的脫硫石膏4-5.5份，以及外加劑NaC03 0.8-1.0份， 通過輸送設備進入高細球磨機粉磨至比表面積500m2/kg以上，進入園庫儲存；同時將步驟 S2中的精煉鋼渣粉18-20份，進入園庫儲存;S5:將0.8-1.0份的外加劑NaC03采用粉體散裝 車運至生產車間，同樣采用園庫儲存；
[0017]S6:將步驟S4、S5中的原材料計量后，進入混合球磨機，采用微型研磨體混合，均勻 后出磨得環保型路面基層用水泥基材料，直接入粉體散裝車運至施工現場使用。
[0018] 本發明所述環保型路面基層用水泥基材料，可用于底基層、基層以及高等級的基 層三種等級。
[0019] 由于采用了上述技術方案，本發明具有如下有益效果:所述的硬化水泥漿體混合 粉為建、構筑物或水泥混凝土路面使用若干年(報廢年限)拆除中產生的廢棄混凝土，通過 專利技術（廢棄混凝土回收裝置，ZL200820069815.5,廢棄混凝土回收篩分裝置ZL 201320061570.2)分離、篩分得到的粒徑小于0.15mm(50 %通過80um篩子）的硬化水泥漿體 混合粉，占廢棄混凝土總量20%左右，該粉與純水泥水化硬化后得到的硬化漿體粉不同，因 為在分離過程中廢棄混凝土的部分粗細骨料粒徑變小進入混合粉，較原混凝土中水泥硬化 后實際量略大，因此其化學成分、礦物組成較復雜。硬化水泥漿體料混合粉中有石英、長石、 方解石、羥鈣石和羥基硅鈣石等，其中石英、長石是由廢棄混凝土中的粗、細骨料在剝離中 引入，如果粗骨料為卵石，則石英量多。方解石可由灰巖骨料引入，也可能是由于羥鈣石碳 化結果，羥鈣石和羥基硅鈣石是水泥水化產物。根據對混合粉水泥水化熱分析，硬化水泥漿 體料混合粉還有C-S-H凝膠、CH等，因此硬化水泥漿體混合粉具有一定的活性。采用GB/ T12957-2005 "用作水泥混合材料的工業廢渣活性試驗方法"、GB/T20491-2006 "用于水泥和 混凝土中鋼渣粉"標準檢測試樣的活性指數、流動度比等性能指標。檢測結果:活性指數7天 大于60 %，28天大于68 %，流動度比大于100 %，具有一定的活性和減水效果，可以用于水泥 混合材料和混凝土摻合料，但活性指數不高，因此需通過機械激發(磨細)的方式提高活性， 磨細至比表面積450m2/kg以上，活性指數可達到上述要求。將硬化水泥漿體混合粉磨細做 摻合料配制的混凝土抗凍、抗碳化性能優于摻粉煤灰配制的混凝土，同時具有微膨脹性能。
[0020] 所述的鋼渣粉為煉鋼過程中產生的精煉渣除鐵后磨細粉，鋼渣是一種多種礦物組 成的固溶體，主要含有硅酸二鈣(C2S)、硅酸三鈣(C3S)等活性礦物，具有水硬性和微膨脹性， 但這些礦物晶體發育較大，比較完整，易磨性差，因此水硬性較水泥熟料低很多。試驗表明， 鋼渣粉隨粉磨比表面積的增加其活性提高。因此，要求將鋼渣除鐵后磨細至比表面積 400m2/kg以上，流動度比不小于95 %，活性指數7d大于60 %，28d大于70 %。鋼渣粉用于水泥 和混凝土已