[发明专利]一种与沥青粘附性强的隔水钢渣集料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种与沥青粘附性强的隔水钢渣集料及其制备方法，该隔水钢渣集料是表面覆盖有复合隔水材料的普通转炉钢渣，隔水钢渣材料按重量份包括：硅橡胶乳液180～220份，碱性硅溶胶50～70份，粘结剂7～12份，分散剂1～3份，成膜助剂8～14份，催化剂2～4份，分散介质200～300份，交联剂25～38份；其制备方法首先制备复合隔水材料，然后通过喷洒复合隔水材料，利用化学粘结固化反应在钢渣集料表面生成高强度的隔水膜，得到隔水钢渣集料。本发明的隔水钢渣集料吸水率低、抗压强度高、耐磨且与沥青黏附性好，且制备工艺简单、高效。采用隔水钢渣集料替代天然粗骨料制备的钢渣沥青混合料具有良好的水稳定性。

技术领域

本发明涉及一种与沥青粘附性强的隔水钢渣集料及其制备方法，属于道路工程材料技术领域和固体废弃物处理领域。

背景技术

我国已经成为世界上高速公路里程最长的国家，但是公路网还需要不断完善，公路建设的任务依旧艰巨。公路建设工程量大，需要消耗大量的优质天然集料，导致天然集料匮乏，且过度的开采对环境破坏严重。因此，寻求优质天然骨料的替代材料是当前急需解决的重要难题。另一方面，我国年产钢渣超过1亿吨，但是钢渣综合利用率仅20％，剩余的大量钢渣无处安放，大多通过填埋或堆积处理。由于钢渣内含有重金属成分，填埋会污染土壤，造成不可逆转的环境破坏。堆积不仅占用城市用地，而且会产生有害颗粒，污染大气，威胁居民的健康。因此，实现钢渣的废物资源化利用，提高钢渣的利用率显得尤为重要。

钢渣抗压强度高，表面粗糙，且具有耐磨、抗滑等优点。因此，它可以替代天然石料应用到道路建设中。已有研究表明，使用充分陈化的钢渣制备得到的沥青混凝土具有优良的高温稳定性和水稳定性。在我国目前优质集料短缺的情况下，将钢渣部分或完全代替天然集料应用到沥青混合料中具有巨大的发展潜能，既有利于炼钢工业的可持续发展，又利于避免优质石料的过度开采，保护自然环境。

然而，未陈化的钢渣含有大量的游离氧化钙(f-CaO)和氧化镁，它们与水反应后生成氢氧化物，会产生明显的体积膨胀。这种钢渣如果直接应用在道路工程中，会引起沥青混合料膨胀，导致路面开裂。自然陈化常常需要耗费大量的时间，远远慢于钢渣的生产速度。因此，为了实现钢渣在沥青路面的大规模应用，必须寻找更高效的方法来解决钢渣的体积膨胀问题。

按照钢渣改性处理阶段的不同，可将钢渣体积稳定化处理分为前处理和后处理。前处理主要是针对高温条件下熔融态的钢渣进行，利用高含SiO₂、Al₂O₃的改质剂(比如：河砂、粉煤灰、煤矸石等材料)对热态钢渣进行改质，通过化学反应消除钢渣中游离态的活性成分。这种改性方法在钢渣生产工艺中改变钢渣的化学组成，从根本上降低钢渣中活性成分含量。

后处理主要是针对冷却固态钢渣，根据钢渣改性原理的不同可以分为三种。一是促进钢渣尽可能的水化。钢渣的膨胀潜能在使用之前得到释放，从而缓解钢渣后期的体积膨胀，主要改性方式包括陈化处理、蒸压处理和蒸汽处理；陈化处理时最常用的方法，但是需要时间较长，不利用钢渣的大规模利用；蒸压处理和蒸汽处理能在较短时间内使钢渣达到体积稳定，但是处理工艺复杂，成本较高，也不利于钢渣的推广利用。二是钢渣的碳酸化处理。在高温高压条件下，利用CO₂对钢渣进行预处理，在钢渣表面形成一层致密的CaCO₃，与上述处理方式一样，处理工艺复杂，成本较高。三是通过无机材料(石灰、水泥、硅灰等)和有机硅树脂等有机材料对钢渣进行包裹，阻碍钢渣与水的接触，活性物质水化体积膨胀无法进行，但是水泥浆改性处理不便，且改性后的钢渣吸水率没有得到好的改善。有机硅树脂属于热固性塑料，脆性较大，需要在高温条件下才能完全固化，且常温下粘度较大，常需要配合有机溶剂稀释后使用，而这些溶剂常具有毒性，会污染环境，危害操作人员的健康

发明内容