[发明专利]一种用于道路混凝土的改性高碳铬铁渣骨料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物——工业废渣的利用，涉及一种用于道路混凝土的改性高碳铬铁渣骨料及其制备方法。本发明获得的改性高碳铬铁渣骨料特别适用于道路混凝土中，也适用于各种普通建筑土木工程的混凝土中。

背景技术

现有技术中，适用于道路工程混凝土骨料的种类较少，一般采用天然优质玄武岩和石灰岩。由于天然骨料作为一种非再生资源，其原料储量下降和需求量的持续增加必将带来供需矛盾，特别是高性能骨料。因此，通过适宜的理论创新和技术手段寻找新型混凝土骨料，拓宽高性能骨料原料来源，特别是适用于道路工程用骨料是十分有必要的。

据统计，高碳铬铁合金渣（以下简称碳铬渣或高碳铬铁渣或碳铬渣骨料或高碳铬铁渣骨料）的排放量每年以超过40万吨的速度在增长，而大部分仅作堆放处理，造成了资源的巨大浪费，同时占用大量的土地资源。碳铬渣主要由橄榄石和尖晶石矿物组成，此两种物质硬度大、抗酸、抗碱，具有极高的化学和结构稳定性；同时碳铬渣所经历的特殊热历史使其表面粗糙，多孔（非贯穿孔），其孔隙被胶凝材料填充后，骨料与水泥石相互啮合形成牢固的机械锁接结构，显著增强骨料与胶凝材料之间粘结强度，对提高混凝土的力学性能和耐久性有巨大帮助，尤其是对抗折强度意义重大。上述两点使碳铬渣本身非常适合用作混凝土骨料。另一方面，铬铁渣氧化镁含量高（MgO质量百分比25%～40%），其在长期遭受外部复杂环境侵蚀后，可能造成混凝土体积安定性不良，成为影响混凝土结构安全的一大隐忧。同时，碳铬渣表面粗糙，且多孔（非贯穿孔）的特性增加了其总比表面积，致使骨料的吸水率以及微细裂纹等原生缺陷出现的概率明显增大，从而导致同一配合比下混凝土的和易性和骨料压碎值显著下降，同时骨料表面更容易产生结构和组分的梯度分布，加重界面过渡区（ITZ）对混凝土整体性能的削弱作用。现有技术中，尚未见高碳铬铁渣骨料有效用于道路混凝土中的文献报道。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种用于道路混凝土的改性高碳铬铁渣骨料及其制备方法。本发明采用高碳铬铁合金渣废料为原材料，通过喷淋化学改性剂（液）浸渍对碳铬渣骨料表面进行改性，得到一种改性骨料；碳铬渣骨料可以完全或部分代替天然和人造砂石骨料配制C15～C80等低、中、高各个不同等级的普通和高强高性能混凝土，具高韧性、耐热、耐侵蚀、耐雨水冲刷等优异性能，其劈拉弯折强度较采用普通天然和人造砂石配制得到的混凝土高15%～35%，特别适用于各种道路工程应用。

本发明的内容是：一种用于道路混凝土的改性高碳铬铁渣骨料，其特征是由：高碳铬铁合金渣骨料，与高碳铬铁合金渣骨料质量2%～6%的化学改性剂混合均匀组成；

所述化学改性剂由：固体物的质量百分比含量为4%～10%聚合物稀释液100质量份、有机硅防水消泡剂0.5～1.2质量份、聚乙烯醇0.2～0.5质量份、以及比表面积≥400 m²/kg的沸石粉2～4质量份混合均匀组成；

所述固体物的质量百分比含量为4%～10%聚合物稀释液由固体物的质量百分比含量为40%～50%的聚合物乳液原液加水稀释制得；

所述固体物的质量百分比含量为40%～50%的聚合物乳液原液可以为丁苯乳液(简称SBR)、聚丙烯酸酯乳液(PAE)、聚乙烯一乙烯乙酸酯乳液(VAE)、苯乙烯-丙烯酸酯乳液 (SAE）中的任一种。

本发明的内容中：所述有机硅防水消泡剂0.5～1.2质量份可以替换为磷酸三丁酯0.2～0.5质量份。

本发明的内容中：所述高碳铬铁合金渣骨料的主要化学成分及质量百分比组成为：SiO₂ 28.6%～37.5%、Al₂O₃ 16.1%～26.4%、MgO 25.43%～40.6%、Fe₂O₃ 5.95%～8.21% 、以及Cr₂O₃ 1.8%～7.6%。

本发明的内容中：所述高碳铬铁合金渣骨料可以是采用埋弧还原电炉生产铬铁合金时排出的熔体，经渣盘凝固、泼水冷却、自然冷却和机械破碎或跳汰法挑出含铬矿物后产生的固体废渣。

本发明的内容中：所述高碳铬铁合金渣骨料可以是采用埋弧还原电炉生产铬铁合金时排出的熔体，经渣盘凝固、泼水冷却、自然冷却和机械破碎或跳汰法挑出含铬矿物后产生的固体废渣；再经破碎、整形、筛分后得到的粒径为5mm～25mm间断级配粗骨料和粒径为0.075mm～4.75mm间断级配细骨料，按比例混合调配成的高碳铬铁渣骨料；