[发明专利]从炉渣材料开始制备用于柏油或混凝土的填料的方法

说明书

本发明涉及从炉渣材料开始准备用于建筑材料中填料的方法，所 述建筑材料含有水硬性胶结剂或沥青质胶结剂。特别地，所述建筑材 料为柏油或水硬性灰泥或混凝土组合物。

在多种建筑材料中使用填料。不同类型的柏油如柏油混凝土、浇 注柏油、排泄柏油和溢出(石头)胶粘柏油(SMA)含有填料的量为例如在 4和23wt％之间。还能够向水硬性灰泥或混凝土组合物中、尤其是向 自密实混凝土组合物中添加填料以改进新混合物的流动性。

自密实混凝土(SCC)组合物为水硬性混凝土混合物，其特征在于高 流动性，使得在放置和压实时不需要振动。SCC组合物的流动填充而 不是坍落扩展填充甚至复杂的模具且密度增强。硬化的混凝土特别质 密且均匀，使其具有特殊好的强度和耐久性。SCC组合物包含特别高 比例的填料且抗分凝性高。使用超塑化剂混合物、尤其是聚羧酸酯获 得它们的高流动性，同时将水含量限制为最低以保持固化后的混凝土 的强度并避免混合物分凝。

至今，破碎的石灰石仍是用于水硬性灰泥或混凝土组合物以及柏 油组合物的填料的主要来源。然而，石灰石是天然且不可再生的材料。 而且，其他用途如食品工业也消耗大量的这种有限资源，进一步升高 了其成本。基于这种原因，一直在寻求废料形式的石灰石替代品。

2005年5月提出的自密实混凝土欧洲指南(European Guidelines for Self-Compacting Concrete)公开了例如并入到自密实混凝土中以实 现特定性能或获得特殊性能的不同掺合料(填料)。与其他可利用的材 料相比，将碳酸钙基矿物填料描述为尤其适合于SCC，但是，如上所 述，碳酸钙(石灰石)为天然的、不可再生的材料。根据欧洲指南，粉 煤灰也是适合的，但是高含量的粉煤灰可能产生糊状部分，其粘性很 大以致于抵抗流动。硅灰将导致良好的粘结力和改进的抗分凝性，但 是它在降低或消除渗出方面也非常有效，这将引起快速表面结皮的问 题。也能向SCC中添加磨碎的粒状高炉炉渣(GGBFS)，所述磨碎的粒 状高炉炉渣通常为超过95wt％的无定形物(由于在水中急冷而快速冷 却)且具有水硬性性质，但是高比例的GGBFS可能会影响SCC的稳 定性而导致坚固性降低且具有一致性控制的问题，同时更慢凝固还增 加了分凝的风险。此外，由于其水硬性性质，GGBFS是用作水泥添 加剂或生产水泥熟料的有价值的原料。磨碎的高炉炉渣，其被慢慢冷 却以使得大部分成为晶体，也公开在欧洲指南中，作为SCC可能的掺 合料。然而，高炉炉渣也有作为骨料(高炉炉渣沙砾)的有价值的应用， 并可例如用于道路建筑、土木工程、铁道岸的构造、场地排列、耕种 等。对于这种应用，所述高炉炉渣优选为高品质的，即在冷却过程期 间未因β-硅酸二钙晶体膨胀性地转化成它们的γ-多晶型体而被粉碎 (炉渣的“崩裂”)。因此，含这种γ-硅酸二钙的高炉炉渣不适合用作骨 料。

日本专利申请JP 2004-051425提出炉渣中剩余的β-硅酸二钙部分 能够用作水泥添加剂，但是它未公开如何将该部分与γ-多晶型体分开。 相反，其集中在处理γ-硅酸二钙处理的方法上，以使其用作水硬性水 泥添加剂。而且，与该文献中所提出内容相反的是，结晶硅酸二钙、 尤其是β-硅酸二钙，通常不具有基本的水硬性性质。所公开的水硬性 性质主要涉及其无定形部分和附加的无定形火山灰炉渣的添加。

在论文《不锈钢炉渣在混合土生产中的应用》(The use of stainless steel slag in concrete)，A.Kortbaoui，A.Tagnit-Hamou，和P.C.Cement-Based Materials，p.77-90，1993中，提出使用“处理过的”不锈 钢炉渣(TSSS)来代替混凝土混合物中的砂子。所述“处理过的”不锈钢 炉渣比较精细且还包括小部分的填料部分(约18％的颗粒小于63μm)。 然而，试验表明，用于代替天然砂的TSSS的量因对新鲜混凝土加工 性能的负面影响而受到限制。而且，尽管具有添加巨大量超塑化剂提 高了混凝土加工性能的事实，但是仍降低了坍落流动。对新鲜混凝土 组合物的加工性能的这种负面影响使得TSSS不足以用作混凝土、尤 其是自密实混凝土的填料，如同2005年5月用于自密实混凝土的欧洲 指南(European Guidelines for Self-Compacting Concrete)所提出的。