適于微波除冰的混凝土及銅礦渣在混凝土方面的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及適于微波除冰的混凝土，包括以下組分：水泥、水、碎石、外加劑、砂、銅礦渣。同時(shí)還涉及銅礦渣在混凝土方面的應(yīng)用。本發(fā)明提供的混凝土中摻雜了銅礦渣，銅礦渣含有豐富的Fe2O3，對(duì)微波具有極強(qiáng)的吸收和發(fā)熱作用；利用該銅礦渣制成的混凝土路面，其微波除冰效果特別好。同時(shí)，提高了對(duì)吸波能力強(qiáng)、升溫速度快、除冰效率高的工業(yè)冶金銅礦渣廢料的利用價(jià)值，應(yīng)用前景好。
【專利說明】
適于微波除冰的混凝±及銅礦渣在混凝±方面的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及適于微波除冰的混凝±，還設(shè)及了銅礦渣在混凝±方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 積雪積冰路面的摩擦系數(shù)低，車輛行駛、制動(dòng)困難，容易引發(fā)交通事故，給人民生 命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失。根據(jù)對(duì)世界主要大中城市進(jìn)行調(diào)查得出的結(jié)論，因道路結(jié)冰造成的 交通事故占冬季交通事故總量的35% W上。目前，世界上地處高締地區(qū)的各國都在研究有 效地清除道路冰雪的方法。
[0003] 目前，世界各國道路除冰雪常用方法有化學(xué)法、熱力法和機(jī)械法3種?；瘜W(xué)法除冰 雪是通過給路面撒布一定量的防凍結(jié)化學(xué)材料，如鹽(化Cl，CaC12)或其它新型融雪劑、除 冰劑等降低冰雪融點(diǎn)，去除冰雪，方法快捷、簡單;但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致混凝±路面嚴(yán)重剝蝕、開 裂和脫皮，損傷道路，破壞環(huán)境，并且低溫下除冰效果不理想。熱力法除冰雪是通過加熱使 路面的冰雪融化達(dá)到去除冰雪的方法，熱力法去除道路薄冰效果好，清除道路厚冰效果不 理想，并且能源消耗嚴(yán)重。機(jī)械法是通過機(jī)械裝置對(duì)冰雪的直接作用，如伊式除雪車、滾刷 式除雪機(jī)和旋轉(zhuǎn)式揚(yáng)雪機(jī)等大型除冰雪設(shè)備，雖然有較高的除雪效率;但除冰效果不佳，由 于冰與路面結(jié)合緊密，機(jī)械作業(yè)不能使冰層與路面有效分離，而且機(jī)械作業(yè)很難控制好機(jī) 械裝置的破碎力，極易損傷道路標(biāo)線甚至路面。
[0004] 針對(duì)上述除冰方式的不足，目前已經(jīng)提出了微波除冰法，即用微波來除冰:冰層基 本不吸收微波，當(dāng)?shù)缆繁砻媸芪⒉ㄕ丈鋾r(shí)，微波就可W穿過冰層，使微波的電磁能轉(zhuǎn)化為加 熱路面材料的熱能，貼近路面的冰層融化，達(dá)到除冰的作用。但不同的路面材料對(duì)微波的吸 波能力不同，進(jìn)而除冰效果也不同，故研究一種能夠明顯提高微波除冰效果的路面混凝± 顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種適于微波除冰的混凝±，使用該混凝±制成的路面， 其微波除冰效果很好;同時(shí)，提出銅礦渣在混凝±方面的應(yīng)用。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供W下技術(shù)方案:適于微波除冰的混凝±，包括W 下組分:水泥、水、碎石、外加劑、砂、銅礦渣。
[0007] 在上述方案基礎(chǔ)上，每Im3混凝±包括W下重量的組分： 水泥 379kg 水 144kg 碎石 1270kg
[000引 外加劑 7.58kg 砂 312-500kg 銅礦渣 125-31化g。
[0009] 在上述方案基礎(chǔ)上，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加劑7.58kg、砂500kg、銅礦渣12化g。
[0010] 在上述方案基礎(chǔ)上，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加劑7.58kg、砂438kg、銅礦渣18化g。
[0011] 在上述方案基礎(chǔ)上，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加劑7.58kg、砂37化g、銅礦渣250kg。
[0012] 在上述方案基礎(chǔ)上，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石 1270kg、外加劑7.58kg、砂31化g、銅礦渣313kg。
[0013] 銅礦渣在混凝±方面的應(yīng)用，其特征在于，將銅礦渣應(yīng)用于混凝±，W提高微波對(duì) 混凝±路面的除冰效果。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本發(fā)明提供的混凝±中滲雜了銅礦 渣，銅礦渣含有豐富的化203,對(duì)微波具有極強(qiáng)的吸收和發(fā)熱作用;利用該銅礦渣制成的混 凝±路面，其微波除冰效果特別好。同時(shí)，提高了對(duì)吸波能力強(qiáng)、升溫速度快、除冰效率高的 工業(yè)冶金銅礦渣廢料的利用價(jià)值，應(yīng)用前景好。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0016] 本發(fā)明提出了 ：銅礦渣在混凝±方面的應(yīng)用，即將銅礦渣應(yīng)用于混凝±，W提高微 波對(duì)混凝±路面的除冰效果。下面提供四個(gè)在混凝±組分中滲雜銅礦渣的例子。
[0017] 實(shí)施例一；
[001引適于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂500kg、銅礦渣12化g。
[0019] 實(shí)施例二；
[0020] 適于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂438kg、銅礦渣18化g。
[0021] 實(shí)施例
[0022] 適于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂37化g、銅礦渣250kg。
[0023] 實(shí)施例四：
[0024] 適于微波除冰的混凝±，每Im3混凝±包括W下重量的組分:水泥37化g、水144kg、 碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂31化g、銅礦渣313kg。
[0025] 下面通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)W體現(xiàn)采用上述混凝±制成路面的微波除冰效果：
[00%] 1.實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備:水泥，選用哈爾濱水泥廠生產(chǎn)的天碟牌42.5級(jí)普通娃酸鹽水 泥;外加劑，選用哈爾濱向陽龍科混凝±技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的FN-C型高效減水劑;碎石 及砂均選自玉泉石場，碎石公稱最大粒徑31.5mm，砂的細(xì)度模數(shù)2.3;銅礦渣，安徽冶煉廠； 水。經(jīng)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料各項(xiàng)指標(biāo)符合《公路水泥混凝±路面施工技術(shù)規(guī)范KJTG F30-2003)要 求。
[0027] 2.實(shí)驗(yàn)分組：Wlm3混凝±制造為例，取水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加劑 7.58kg，根據(jù)不同的砂與銅礦渣的配合量，將實(shí)驗(yàn)分為八組，編號(hào)1-8,詳細(xì)分組信息見表1。
[0028] 親1 Im3')良凝+由么巧甫吾親("並仿.kp·)
[0029]
[0030] 3.混凝±力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)分析
[0031] 用于路面的混凝±首先滿足強(qiáng)度要求，本文W抗彎拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度5.OMpa的路面混凝 ±為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行混凝±力學(xué)性能測試。將上述八組混凝±養(yǎng)護(hù)28d測定試件抗彎拉強(qiáng) 度，試驗(yàn)結(jié)果如表2:
[0032] 表2混凝±試件抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表
[0033]
[0034] 由于銅礦渣自身密度大于混凝±用砂，并且一定的火山灰活性效應(yīng)，上述不同銅 礦渣滲量的混凝±試件抗彎拉強(qiáng)度均滿足混凝±配制強(qiáng)度5.7Mpa要求，觀察試件破裂面， 發(fā)現(xiàn)銅礦渣在試體中分布均勻。由此得出結(jié)論，將適量的銅礦渣滲入路面混凝±中可行。
[0035] 且實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn)，拌制過程中，編號(hào)7和8分組，由于細(xì)骨料級(jí)配變差，粗顆粒增多， 混凝±拌和物的保水性變差，有泌水現(xiàn)象，并且隨銅礦渣滲量的增加，泌水現(xiàn)象越明顯，已 不適合配制路面混凝±。
[0036] 4.微波除冰實(shí)驗(yàn)之冰層剝離效果對(duì)比分析
[0037] 按照編號(hào)1-6分組各組分重量在試模中成型混凝±板體試件，試件尺寸500mmX 500mmX 50mm;養(yǎng)護(hù)28d后，分別在環(huán)境最低溫度-20°C和-35°C下，將試件表面凍結(jié)10mm厚冰 層。然后使用微波除冰實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行微波除冰試驗(yàn)，該儀器微波頻率為2450MHz，功率可調(diào)，試 驗(yàn)過程中分別將功率調(diào)制5000W，7500W進(jìn)行測試，試驗(yàn)初始溫度分別為-10°C和-18°C。
[0038] 試驗(yàn)時(shí)，將凍結(jié)冰層的試件在低溫環(huán)境中取出，放入微波除冰實(shí)驗(yàn)機(jī)專用試模中， 設(shè)定功率和加熱時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)定W下四個(gè)試驗(yàn)條件（1)環(huán)境最低溫度-20°C，初始試驗(yàn) 溫度-l〇°C，功率5000W; (2)環(huán)境最低溫度-350°C，初始試驗(yàn)溫度-18°C，功率5000W; (3)環(huán)境 最低溫度-20°C，初始試驗(yàn)溫度-10°C，功率7500W; (4)環(huán)境最低溫度-35°C，初始試驗(yàn)溫度- 18°C，功率7500W。
[0039] 針對(duì)編號(hào)1-6不同銅礦渣含量的六組混凝±板體試件，在相同的加熱時(shí)間條件下， 得到冰層在試件表面剝離的情況，見表3、表4:
[0040] 表3微波除冰實(shí)驗(yàn)效果表(功率5000W)
[0044]通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察，在加熱功率5000W條件下，編號(hào)1的普通混凝±吸熱效率 低，在環(huán)境最低溫度-20°C，初始試驗(yàn)溫度-10°C，10mm厚的冰層Imin與試件表面剝離面積不 超過20% ;在環(huán)境最低溫度-35°C，初始試驗(yàn)溫度-18°C條件下，10mm厚的冰層2.5min與試件 表面剝離面積不超過10%。而滲加了銅礦渣的混凝±試件除冰效率顯著，在相同的試驗(yàn)條 件下，編號(hào)2的試件剝離面積大于40 %和30%，編號(hào)3試件大于75 %和70%，編號(hào)4試件大于 90%和85%，編號(hào)5試件完全剝離或大于95%，編號(hào)6試件完全剝離。
[0045] 在加熱功率7500W條件下，環(huán)境最低溫度-20°C，初始試驗(yàn)溫度-10°C，編號(hào)1普通混 凝±試件40s與試件表面剝離面積不超過30%，環(huán)境最低溫度-35°C，初始試驗(yàn)溫度-18°C， 1.5min與試件表面剝離面積不超過20%。而滲加了銅礦渣的混凝±試件除冰效率顯著，在 相同的試驗(yàn)條件下，編號(hào)2試件剝離面積大于40%和30%，編號(hào)3試件大于80%和75%，編號(hào) 4試件大于90%和85%，編號(hào)5和編號(hào)6試件完全剝離。
[0046] 5.微波除冰實(shí)驗(yàn)之加熱效果對(duì)比分析
[0047] 按照編號(hào)1-6分組各組分重量在試模中成型混凝±板體試件，試件尺寸500mmX 500mm X 50mm;養(yǎng)護(hù)28d后，分別在低溫環(huán)境將試件表面凍結(jié)10mm厚冰層，然后使用微波除冰 實(shí)驗(yàn)機(jī)W進(jìn)行微波除冰試驗(yàn)(加熱功率:7500W)，W加熱至5°C時(shí)作為除冰加熱效果的評(píng)定 條件(此時(shí)，冰層從試件表面脫離），將傳感器置于混凝±試件中屯、位置且所測溫位置距離 混凝±試件表面15mm，測得各編號(hào)混凝±試件的加熱時(shí)間，見表5。
[004引表5各組混凝±試件加熱至5°C時(shí)所用時(shí)間表
[0049]
[0050] 分析表5并結(jié)合表3、表4可知：同等條件下，編號(hào)2-6混凝±試件(滲雜了銅礦渣)加 熱至5°C (此時(shí)冰層從試件表面剝離)所用時(shí)間均比編號(hào)1混凝±試件(未滲雜銅礦渣)要少， 特別是編號(hào)3-6混凝±試件加熱效果好；同等條件下，加熱相同時(shí)間，編號(hào)2-6混凝±試件上 的冰層剝離面積要大于編號(hào)1混凝±試件的冰層剝離面積，特別是編號(hào)3-6混凝±試件冰層 剝離效果好。
[0051] 6.結(jié)論:滲入銅礦渣制作的混凝±試件能夠顯著提高微波除冰效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 適于微波除冰的混凝±，其特征在于，包括W下組分:水泥、水、碎石、外加劑、砂、銅 礦渣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的組分： 水泥 379kg 水 144kg 碎石 1270kg 外加劑 7.郎kg 砂 312-500kg 銅礦渣 125-313kg。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂500kg、銅礦渣12化g。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂438kg、銅礦渣18化g。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂37化g、銅礦渣250kg。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于微波除冰的混凝±，其特征在于，每Im3混凝±包括W下重 量的組分:水泥379kg、水144kg、碎石1270kg、外加劑7.58kg、砂31化g、銅礦渣313kg。7. 銅礦渣在混凝±方面的應(yīng)用，其特征在于，將銅礦渣應(yīng)用于混凝±W提高微波對(duì)混 凝±路面的除冰效果。
【文檔編號(hào)】C04B111/20GK106082876SQ201610473411
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】孫凌, 張家平, 關(guān)輝, 武鶴, 于文勇, 林淋, 賀東彪, 楊偉杰, 于文, 王國峰, 王佳梅, 陳愛蓮
【申請(qǐng)人】黑龍江工程學(xué)院