一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种钢渣废橡胶铸造废砂道路材料及其制备铺设方法，属于建筑材料【技术领域】。[0002]随着我国经济的快速发展，每年各种废弃物产生量巨大。据不完全统计，2012年我国钢渣、废旧轮胎和铸造废砂的产生量分别达到9300万吨、2.83亿条和2500万吨，不但占用大量土地，而且造成严重的环境污染，针对上述废弃物的资源化利用已经成为我国钢铁业、汽车业以及机械制造业可持续发展的关键。[0003]另一方面，目前我国城市道路和高速公路的路面材料基本都是采用水泥混凝土或浙青混凝土铺筑。因为我国橡胶资源相对缺乏，浙青混凝土路面建造及维护费用昂贵，整体使用寿命性价比超过普通水泥混凝土路面。但普通水泥混凝土路面又存在刚性大，易开裂，行车舒适性差等缺点。[0004]本申请将上述三种废弃物制备成的道路材料具有强度高，抗开裂性能好，行车舒适性高，成本低的优点，既可解决废弃物的处理难题，又可解决传统水泥混凝土路面存在的缺点。[0005]经对现有文献检索发现，专利申请200510027099.5及文献:水泥稳定钢渣-碎石道路基层材料干缩性质试验研究(陈勇鸿，孙艳华，高伏良等.公路工程.2012，37[5]:202-205)，钢渣在道路基层建设中的应用(李青.河南交通科技.1998，(2):11-14)，使用风淬粒化钢渣代替天然砂配制道路混凝土(张亮亮，卢忠飞，闾文等.商品混凝土.2008，(5):17-20)等论述了利用钢渣替代砂石骨料制备道路材料的技术，但上述技术制备的道路材料仍存在有刚性大，易开裂及行车舒适性差的缺点。[0006]申请201110443694.2论述了利用废橡胶生产橡胶混凝土的技术，但该技术使用的是固结剂是有机聚合物，与本专利不同。专利申请200610023164.1论述了利用废橡胶生产橡胶混凝土的技术，但该技术制备橡胶混凝土强度较低，且使用的是天然砂石，成本较闻。
[0007]文献:铸造水玻璃废砂在混凝土中的应用(刘日鑫，孙可伟，林志伟等.铸造.2006，(55) 11:1203-1205)，铸造水玻璃废砂作水泥混合材的试验研究(李明玲，夏宝林，万新军等.再生资源与循环经济.2009，(07):39-40)等论述了利用铸造废砂制备混凝土的技术，但上述技术制备的混凝土并不是作为路面材料，且依然存在刚度大，抗开裂性不好的缺点。
[0008]综合已有的文献可知，分别将钢渣、废橡胶或铸造废砂加入混凝土中已是公知技术，但是同时将钢渣、废橡胶颗粒和铸造废砂放在一起制备具有高强度，高抗开裂性能，高行车舒适性以及低成本道路 材料的方法尚未见文献报道。


[0010]本发明的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成:钢渣36~58%，废橡胶颗粒8~12%，铸造废砂5~36%，固结剂15~35%，道路面层由以下重量百分比的原料制成:钢渣22~55%，废橡胶粉8~18%，铸造废砂5~35%，固结剂3~15%。
[0011]所述钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级:19mm~31.5mm粗粒级，9.5mm~19mm中粒级，4.75~9.5mm细粒级，小于
4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为:15~45%粗粒级、12~35%中粒级、12~35%细粒级和20~40%砂粒级。
[0012]所述废橡胶颗粒由废旧轮胎制成,最大粒径小于4.75mm。
[0013]所述铸造废砂为铸造中产生的水玻璃废砂,最大粒径小于2.36_。
[0014]所述固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比:水泥100份、激发剂50~150份、减水剂0.5~2.0份、缓凝剂0.5~6.0份。
[0015]所述水泥包括32.5级普通硅酸盐水泥、42.5级普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的一种或几种的任意比例混合物。
[0016]所述激发剂包括电石渣、石灰和水泥窑灰中的一种或几种的任意比例混合物。 [0017]所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或几种任意比例的混合物。(如CDA-3、FDN-2、PT-1等)
所述缓凝剂包括硝酸钙、氟化钠和磷酸钠中的一种或几种任意比例混合物。
[0018]本发明的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的具体制备方法包括以下步骤:
(1)预处理:将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
(2)混合料制备:将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3~6min，调整水分为10~20%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶粉、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3~6min，调整水分为5~12%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；
(3)道路施工:将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。
[0019]本发明有益效果:把对环境有污染的废弃物制备成道路材料，利用铸造废砂的强化效应提高道路材料的强度，利用废橡胶的增韧效应降低道路材料的的刚性，提高道路材料的抗开裂能力以及行车舒适性，同时以钢渣取代天然碎石，降低道路材料的经济成本，具有显著的社会经济效益。



[0020]图1是本发明的工艺流程图。
[0021 ] 下面结合附图和，对本发明作进一步说明。
[0022]实施方式一:本实施方式的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成:钢渣40%，废橡胶颗粒16%，铸造废砂28%，固结剂 6%，道路面层由以下重量百分比的原料制成:钢渣46%，废橡胶颗粒10%，铸造废砂28%，固结剂6%。钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级:19謹~31.5謹粗粒级，9.5謹~19mm中粒级，4.75~9.5謹细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为:15%粗粒级、35%中粒级、12%细粒级和38%砂粒级。废橡I父颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。铸造废砂为铸造中广生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36_。固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比:水泥100份、激发剂50份、减水剂0.5份、缓凝剂0.5份。水泥为32.5级普通硅酸盐水泥。激发剂为石灰和水泥窑灰的任意比例混合物。减水剂为CDA-3。缓凝剂为硝酸钙。
[0023]如图1所示，本实施方式的制备方法为:
(1)预处理:将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
(2)混合料制备:将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合5min，调整水分为20%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合4min，调整水分为12%，使呈半 干性物料，制得备用的道路基层材料；
(3)道路施工:将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。性能如下:道路面层28d抗压强度40.2MPa，抗折强度6.3MPa ;道路基层7d无侧限抗压强度
4.5MPa。
[0024]实施方式二:本实施方式的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成:钢渣46%，废橡胶颗粒9%，铸造废砂24%，固结剂10%，道路面层由以下重量百分比的原料制成:钢渣50%，废橡胶颗粒8%，铸造废砂6%，固结剂25%。钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级:19謹~31.5謹粗粒级，9.5謹~19mm中粒级，4.75~9.5謹细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为:45%粗粒级、12%中粒级、23%细粒级和20%砂粒级。废橡I父颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。铸造废砂为铸造中广生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36_。固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比:水泥100份、激发剂50份、减水剂2.0份、缓凝剂0.5份。水泥为32.5级普通硅酸盐水泥、42.5级普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的任意比例混合物。激发剂为石灰。减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂和脂肪族减水剂的任意比例的混合物(CDA-3、FDN-2、PT-1).缓凝剂为硝酸钙、氟化钠和磷酸钠的任意比例混合物。
[0025]如图1所示，本实施方式的制备方法为:
(1)预处理:将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
(2)混合料制备:将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合6min，调整水分为10%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3min，调整水分为5%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；
(3)道路施工:将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。其性能如下:道路面层28d抗压强度39.6MPa，抗折强度6.0MPa ;道路基层7d无侧限抗压强度4.3MPa。
[0026]实施方式三:本实施方式的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成:钢渣55%，废橡胶颗粒12%，铸造废砂18%，固结剂15%，道路面层由以下重量百分比的原料制成:钢渣49%，废橡胶颗粒11%，铸造废砂5%，固结剂23%。钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级:19謹~31.5謹粗粒级，9.5謹~19mm中粒级，4.75~9.5謹细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为:13%粗粒级、12%中粒级、35%细粒级和40%砂粒级。废橡I父颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。铸造废砂为铸造中广生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36_。固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比:水泥100`份、激发剂100份、减水剂1.5份、缓凝剂3份。水泥为矿渣硅酸盐水泥。激发剂为水泥窑灰。减水剂为萘系减水剂。缓凝剂为硝酸钙。
[0027]如图1所示，本实施方式的制备方法为:
(1)预处理:将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
(2)混合料制备:将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3min，调整水分为20%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合6min，调整水分为8%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；
(3)道路施工:将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。其性能如下:道路面层28d抗压强度38.0MPa，抗折强度5.5MPa ;道路基层7d无侧限抗压强度4.4MPa。
[0028]实施方式四:本实施方式的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成:钢渣36%，废橡胶颗粒12%，铸造废砂10%，固结剂35%，道路面层由以下重量百分比的原料制成:钢渣55%，废橡胶颗粒8%，铸造废砂35%，固结剂3%。钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级:19謹~31.5謹粗粒级，9.5謹~19mm中粒级，4.75~9.5謹细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为:45%粗粒级、20%中粒级、12%细粒级和23%砂粒级。废橡I父颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。铸造废砂为铸造中广生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36_。固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比:水泥100份、激发剂80份、减水剂1.9份、缓凝剂3份。水泥为火山灰质硅酸盐水泥。激发剂为电石渣。减水剂为脂肪族减水剂。缓凝剂为磷酸钠。
[0029]如图1所示，本实施方式的制备方法为:
(1)预处理:将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
(2)混合料制备:将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合3min，调整水分为17%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合6min，调整水分为9%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；
(3)道路施工:将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。
[0030]实施方式五:本 实施方式的钢渣废橡胶铸造废砂道路材料包括道路基层和道路面层，道路基层由以下重量百分比的原料制成:钢渣58%，废橡胶颗粒8%，铸造废砂5%，固结剂15%，道路面层由以下重量百分比的原料制成:钢渣22%，废橡胶颗粒8%，铸造废砂35%，固结剂15%。钢渣为炼钢过程中排出的熔渣，游离氧化钙含量小于3%，压碎值小于30%，粒径分为四级:19mm~31.5謹粗粒级，9.5謹~19mm中粒级，4.75~9.5謹细粒级，小于4.75mm砂粒级，钢渣中四级粒径的质量百分比为:30%粗粒级、35%中粒级、12%细粒级和230%砂粒级。废橡I父颗粒由废旧轮胎制成，最大粒径小于4.75mm。铸造废砂为铸造中广生的水玻璃废砂，最大粒径小于2.36_。固结剂是由水泥、激发剂、减水剂和缓凝剂混合组成的粉体材料，具体重量份数比:水泥100份、激发剂120份、减水剂2.0份、缓凝剂0.5份。水泥为42.5级普通硅酸盐水泥、。激发剂为水泥窑灰。减水剂为脂肪族减水剂。缓凝剂为硝酸钙、氟化钠和磷酸钠的任意比例混合物。
[0031]如图1所示，本实施方式的制备方法为:
(1)预处理:将钢渣经破碎、筛分处理成为四级粒径，然后按照四级粒径钢渣的质量百分比混合配料；将废轮胎经破碎、研磨、除尘、清洗后成为最大粒径小于4.75mm的废橡胶颗粒；将铸造废砂碾压、筛分成为最大粒径小于2.36mm的颗粒；
(2)混合料制备:将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合5min，调整水分为14%，使呈流动态的物料，制得备用的道路面层材料；将预处理后混合的四级粒径钢渣、废橡胶颗粒、铸造废砂和固结剂按照配比强制混合4min，调整水分为5%，使呈半干性物料，制得备用的道路基层材料；(3)道路施工:将备用的道路面层材料和备用的道路基层材料拉运到施工现场，首先在下承层摊铺道路基层材料，碾压、整平，养护时间不低于7d，然后将道路面层材料摊铺在道路基层材料上，振动密室、抹平、养护不低于28d，即完成钢渣废橡胶铸造废砂道路材料的制备铺设。
[0032]以上结合附图对本发明的作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。`