一种激发剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及固废处理技术领域，尤其涉及一种用于钢渣粉胶凝活化的激发剂及其应用方法。

背景技术

钢渣作为钢铁厂炼钢活动的固体废弃物，每年产量近1亿吨，大量的钢渣难以消纳并堆放处理，侵占土地资源并造成严重的环境污染。钢渣的矿物成分与水泥熟料成分相似，主要包括硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙等，同时含有一些铁氧化物和游离氧化钙f-CaO。由于f-CaO的存在，使得钢渣作为集料使用存在一定安定性问题。因此，将钢渣通过粉磨制成钢渣粉，可以有效增大钢渣的比表面积，一定程度上可以提高钢渣粉的水化速率和胶凝活性。

但由于钢渣中的铁氧化物相掺杂作用，钢渣粉的水化能力仍不足，胶凝活性仍远小于水泥、石灰等结合料，无法实现钢渣粉的自胶凝，且目前尚无较为成熟的可以规模化用于提升钢渣粉胶凝活性的活化剂或激发剂。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种激发剂及其应用方法，用以解决现有钢渣粉胶凝活化效果不佳、水化速率慢、力学性能较差的问题之一。

本发明所述的“钢渣粉的自胶凝”是指“钢渣粉在不添加水泥、石灰等结合料的情况下，通过钢渣粉自身胶凝特性从而使钢渣粉胶结并硬化，进而实现提高承载能力、力学强度和抗变形能力的效果”。上述“胶凝特性”是指“钢渣粉自身的活性矿物在激发条件下产生水化产物，水化产物溶解、凝结硬化使钢渣粉牢固的胶结在一起的性质”。

本发明公开了一种激发剂，所述激发剂用于钢渣粉胶凝活化，其具体组成按质量百分数计为：柠檬酸三钾8.33％-60.00％，柠檬酸三钠28.00％-80.65％，硅酸钠7.89％-44.44％，合计为100％。

具体的，所述钢渣粉含有硅酸二钙、硅酸三钙、铁铝酸四钙、铁酸二钙中的一种或几种。

具体的，所述柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠均为分析纯以上级别。

具体的，所述激发剂具体组成按质量计为：柠檬酸三钾12.00％-22.00％，柠檬酸三钠34.00％-63.00％，硅酸钠20.00％-35.00％，合计为100％。

本发明还公开了一种所述激发剂的应用方法，其流程为：将激发剂溶于水中，制得激发剂溶液后倒入钢渣粉中搅拌制得激发钢渣浆体，将激发钢渣浆体倒入试模并振实得到试件。

具体的，上述应用方法包括以下步骤：

S1：取一定量的钢渣粉，干燥后称量；

S2：称取一定量的激发剂溶于适量水中，并搅拌均匀制得激发剂溶液；

S3：先将钢渣粉倒入砂浆搅拌机内，再将激发剂溶液倒入钢渣粉中并搅拌，制得激发钢渣浆体；

S4：将激发钢渣浆体倒入试模并振实，静置后脱模，脱模后将试件放入养护箱中养护。

具体的，步骤S2中，按质量百分数计，所述激发剂为步骤S1干燥后钢渣粉质量的1％-2％。

具体的，步骤S2中，按质量百分数计，所述适量的水为步骤S1干燥后钢渣质量的15％-35％。

优选的，所述激发剂具体组成按质量百分数计为：柠檬酸三钾50.00％-60.00％，柠檬酸三钠30％.00-40.00％，硅酸钠10.00％-20.00％，合计为100％。

本发明还公开了一种所述激发剂的应用方法，用于制备一种自胶凝的钢渣级配碎石，具体步骤如下：

S01：将陈化钢渣集料按级配要求进行配料，干燥；

S02：将激发剂溶于水中，并搅拌均匀制得激发剂溶液；

S03：将激发剂溶液倒入钢渣集料中并混合搅拌，制得混合料；

S04：采用振动压实机成型试件，将所述S03的混合料放入振动压实机中成型钢渣级配碎石试件，静置脱模后放入养护箱中养护。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)钢渣粉表面的硅酸二钙、铁铝酸四钙、铁酸二钙、硅酸三钙与激发剂中的柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠反应，产生柠檬酸铁络合物、钙铝榴石、铁铝榴石和水化硅铝酸钙等化合物(或组合物)。其中钙铝榴石、铁铝榴石和水化硅铝酸钙是水化胶凝产物(即胶凝物质)，能够溶解于水并凝结硬化。因此，激发剂对钢渣粉胶凝活化后，使钢渣粉的胶凝活性大幅提高，在无水泥、石灰等结合料的情况下，充分激发钢渣粉自身矿物的水化作用，实现钢渣粉的自胶凝，进而实现硬化钢渣粉浆体试件力学强度的大幅提高，并能达到P.O 42.5级水泥胶砂强度。

b)本发明通过添加活化剂及采用配套应用方法等方式，实现了使钢渣粉原位表面胶凝化。由于是直接原位激发钢渣粉自身活性物质，使胶凝物质均匀地分布在钢渣粉表面，相比于添加水泥、石灰等结合料，胶凝物质分布更加均匀，显著降低了因结合料混合不均匀导致的钢渣粉浆体试件局部虚粘的可能性，提高了钢渣粉浆体试件的力学性能和抗形变能力。

c)通过钢渣粉原位表面胶凝化，能够在钢渣粉表面产生胶凝物质并将钢渣粉包裹，能有效降低钢渣粉的吸水性，提高了钢渣粉浆体试件的安定性，有利于扩展钢渣粉用途及应用领域，有助于钢渣固废废物的消纳。

d)本发明所公开的激发剂，原料易得，制备简单；应用方法涉及设备和步骤均为常见设备和常规操作，且流程简约，实施条件温和，经济成本较低且适用于规模化生产。

e)本发明所述自胶凝的钢渣级配碎石兼具自胶凝特性、优异的力学性能和抗形变能力(高CBR值)、低浸水膨胀率，除能应用于传统路面铺设、混凝土制备等领域外，具备开拓钢渣集料的利用途径的潜力，有助于推动钢渣固废材料消纳和再利用。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的激发剂应用方法的流程示意图；

图2为对照组1-1试件水化产物微观形貌；

图3为实施例1-1试件水化产物微观形貌；

图4为实施例1-2试件水化产物微观形貌；

图5为对照组1-1和实施例1-1、1-2、1-3试样XRD图谱；

图6为自胶凝的钢渣级配碎石制备方法的流程示意图；

图7为对照组2-1钢渣集料原位激发产物表面微观形貌；

图8为实施例2-1钢渣集料原位激发产物表面微观形貌；

图9为实施例2-2钢渣集料原位激发产物表面微观形貌；

图10为实施例1-1和对照组1-1的水化热对比图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种激发剂，该激发剂用于钢渣粉胶凝活化，其具体组成按质量计为：柠檬酸三钾8.33-60.00％，柠檬酸三钠28.00-80.65％，硅酸钠7.89-44.44％，且三者合计为100％。

本发明中各组分作用/协同作用及配比依据如下：

柠檬酸三钾/柠檬酸三钠：柠檬酸三钾和柠檬酸三钠中所含的柠檬酸根对钢渣粉矿物中铁杂质具有较强的络合作用，形成柠檬酸铁络合物，从而增大钢渣粉中硅酸二钙、铁铝酸四钙、铁酸二钙等矿物的水化反应速率。其中，含有K

经过实验测试，当柠檬酸三钾8.33-60.00％，柠檬酸三钠28.00-80.65％即可实现钢渣粉的激发。对于比表面积比较大的钢渣粉来说，适当降低柠檬酸三钾的含量，对于激发效果影响不大，还能显著降低制备成本，可以将含量优化为柠檬酸三钾12.00％-22.00％，柠檬酸三钠34.00％-63.00％(参考实施例1-1、1-2、1-3、1-4)。对于比表面积比较小的钢渣集料来说，过度降低柠檬酸三钾的含量会导致钢渣级配碎石性能下降，经测试当组分含量满足柠檬酸三钾50.00％-60.00％，柠檬酸三钠30％.00-40.00％时，钢渣级配碎石的性能较为优异。

硅酸钠：硅酸钠能提供较强的碱性环境，有利于水化反应的进行，同时硅酸根可以与钢渣中的硅酸三钙等发生水化反应，硅酸钠能与硅酸三钙发生反应产生水化硅铝酸钙(胶凝物质)。而柠檬酸三钾和柠檬酸三钠与硅酸三钙不发生反应，因而硅酸钠对于柠檬酸三钾和柠檬酸三钠的组合起到了补充作用。经测试，控制激发剂中硅酸钠含量为较低水平7.89-44.44％即可达到较好的激发效果。进一步的，对于比表面积较大的钢渣粉来说，硅酸钠的优选范围为20.00％-35.00％；对于比表面积比较小的钢渣集料来说，硅酸钠的优选范围为10.00％-20.00％。推测具体原因可能是由于钢渣粉比表面积更大，硅酸三钙能够更充分地裸露，进而使硅酸钠发挥更大的作用。

柠檬酸三钾/柠檬酸三钠/硅酸钠：柠檬酸三钾、柠檬酸三钠和硅酸钠三种材料，针对钢渣粉表面的不同金属化合物组成，能够协同促进钢渣粉的胶凝活化速率。

现有技术尚无将柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠三者联合激发钢渣粉/钢渣集料活性的相关报道，且实验显示，三者协同作用的活性激发性能优于单一组分的激发性能；在相同的激发效果下，激发剂成本显著降低。

本发明还公开了一种上述激发剂的应用方法，将激发剂溶于水中，制得激发剂溶液后倒入钢渣粉中搅拌制得激发钢渣浆体，将激发钢渣浆体倒入试模并振实得到试件。

上述钢渣粉含有硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙等金属化合物。

具体的，所述应用方法包括以下步骤：

S1：取一定量的钢渣粉，干燥后称量；

S2：称取一定量的激发剂溶于适量水中，并搅拌均匀制得激发剂溶液；

S3：先将钢渣粉倒入砂浆搅拌机内，再将激发剂溶液倒入钢渣粉中并搅拌一段时间，制得激发钢渣浆体；

在此过程中，大部分柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠与硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙等金属化合物反应，生成柠檬酸铁络合物、钙铝榴石、铁铝榴石和水化硅铝酸钙等化合物(胶凝物质)，并均匀地将钢渣粉包裹；

S4：将激发钢渣浆体倒入试模并振实，静置后脱模，脱模后将试件放入养护箱中养护。

在此过程中，已经被胶凝物质均匀包裹的钢渣粉通过振实和静置过程，互相粘结，形成均匀和较为稳固的浆体试件。与此同时，尚未反应完全的柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠与硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙等组分，仍可进一步反应，生成胶凝物质。

具体的，步骤S2所述一定量的激发剂，按质量计为步骤S1所述钢渣质量(干燥后)的1-2％。根据相关实验数据，添加1-2％的激发剂即可较为充分地激发钢渣粉活性，添加更多激发剂，对于活化效果提升不明显，且增加了经济成本。

具体的，步骤S2所述适量的水，按质量计为步骤S1所述钢渣质量(干燥后)的15-35％。根据行业常识及实验现象观察，加入水量过少则会导致无法形成均匀的浆体，而加入水量过多则会出现水分析出的现象，两者均不利于试件的成型且会影响试件的性能。

具体的，步骤S3所述搅拌时间≥100s，使激发剂与钢渣粉混合均匀并充分反应。

具体的，步骤S4所述静置时间24小时后脱模。

该应用方法的具体实施例对应编号实施例1-1至1-4、对照组1-1至1-6。

本发明还公开了一种上述激发剂用于制备一种自胶凝的钢渣级配碎石的应用方法，具体步骤如下：

S01：将陈化钢渣集料按级配要求进行配料，并烘干或晾晒使其表面干燥；

S02：将激发剂溶于水中，并搅拌均匀制得激发剂溶液；

S03：将激发剂溶液倒入钢渣集料中并混合搅拌，制得混合料；

在此过程中，大部分柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠与钢渣集料表面的硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙等金属化合物反应，生成柠檬酸铁络合物、钙铝榴石、铁铝榴石和水化硅铝酸钙等化合物(胶凝物质)，实现钢渣集料的表面活化，并将钢渣集料表面均匀地包裹；

S04：采用振动压实机成型试件，将所述S03的混合料放入振动压实机中成型钢渣级配碎石试件，静置脱模后放入养护箱中养护。

在此过程中，已经被胶凝物质均匀包裹的钢渣集料通过振实和静置过程，互相粘结，形成均匀和较为稳固的钢渣级配碎石试件。与此同时，尚未反应完全的柠檬酸三钾、柠檬酸三钠、硅酸钠与硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙等组分，仍可进一步反应，生成胶凝物质。

具体的，所述陈化钢渣集料为来源于炼钢厂的热闷钢渣集料，经过不少于6个月的陈化处理，浸水膨胀率≤2％。

具体的，所述陈化钢渣集料的级配要求为：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100％，通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为95-100％，通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为68-86％，通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为38-58％,通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为22-32％，通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为16-28％，通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为8-15％,通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0-3％。该级配标准严格限定了不同粒径的钢渣碎石分布比例，有助于形成骨架密实结构，实现钢渣集料相对紧密的填充，有利于钢渣集料成型，并提高最终成型件的承载能力。

具体的，S03所述混合料组成成分按重量计为级配后陈化钢渣集料100份，激发剂0.5-2.0份，水1.5-3.5份。在保证活化效果的同时，减少激发剂的添加量和水量，以保证级配碎石尽可能达到最大密度的同时降低经济成本。

具体的，步骤S03中搅拌时间≥100s，以保证混合效果。

具体的，步骤S04具体步骤为将所述S03中搅拌后的料放入振动压实机中，调节参数为振动频率30Hz、激振力6.8-6.9kN、振幅1.2mm使混合料成型，静置2-6h后脱模，后将试件放入养护箱中养护。具体操作方法及参数为行业常用工艺，保证了钢渣级配碎石成型件的可靠性。

将上述激发剂用于钢渣粉胶凝活化的应用方法具体实施例具体参数如组别1-X(X为实施例及对照组编号)所示：

实施例1-1：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾2g，柠檬酸三钠11.5g，硅酸钠3g，水190g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到实施例1-1。

实施例1-2：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾5g，柠檬酸三钠4g，硅酸钠2.5g，水160g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到实施例1-2。

实施例1-3：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾2.5g，柠檬酸三钠5g，硅酸钠4g，水150g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到实施例1-3。

实施例1-4：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾2.5g，柠檬酸三钠9g，硅酸钠3g，水210g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到活化钢渣试件实施例1-4。

实施例1-5：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾5.5g，柠檬酸三钠13.0g，硅酸钠4.5g，水180g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到实施例1-5。

对照组1-1：

钢渣粉1000g，水160g，不添加激发剂。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到对照组1-1。

对照组1-2：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾10g，水175g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到对照组1-2。

对照组1-3：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钠17.5g，水180g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到对照组1-3。

对照组1-4：

钢渣粉1000g，硅酸钠14g，水170g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到对照组1-4。

对照组1-5：

钢渣粉1000g，柠檬酸三钾1g，柠檬酸三钠2.5g，硅酸钠1g，水150g。将钢渣粉加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的浆料浇筑试模并振实，振实条件为振动频30Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，静置24h后脱模，后将试件放入养护箱中养护，得到对照组1-5。

对于所述实施例和对照组，参照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GBT 17671-1999)，成型40mm*40mm*160mm棱柱形试件，并进行抗折强度和抗压强度测试；同时，取芯样观察试件的微观形貌并测试其物相构成。得到以下试验数据：

对照组和实施例的力学强度试验结果

从上述试验结果可以看出：采用以柠檬酸三钾、柠檬酸三钠和硅酸钠复配的激发剂能够显著激发钢渣粉的水化速率(如图10所示)，大幅提高了硬化钢渣粉浆体试件力学强度。相比对照组1(空白样)，试件的28d抗压强度和抗折强度提高了超过300％，能在无水泥等结合料的情况下，实现钢渣粉浆体的硬化凝结，强度能达到P.O 42.5级水泥胶砂强度(28d抗压强度≥42.5MPa)。

对比对照组1-2、1-3、1-4和实施例1-1至1-5，当柠檬酸三钾、柠檬酸三钠和硅酸钠的用量处于本发明推荐范围之外时，激发钢渣粉浆体试件的28d抗压强度达不到P.O 42.5水泥强度。

根据实施例可以看出，利用本发明所公开方法制备的钢渣粉浆体试件的力学强度优异，抗折强度可以达到2.15MPa-2.65MPa(3天)、3.94MPa-4.95MPa(7天)、5.83MPa-6.94MPa(28天)；抗压强度可以达到8.78MPa-10.47MPa(3天)、25.42MPa-30.84MPa(7天)、43.96MPa-50.13MPa(28天)。

上述以柠檬酸三钾、柠檬酸三钠和硅酸钠复配的激发剂钢渣能显著激发钢渣粉的胶凝活性，促进水化速率(如图10所示)，大幅提高钢渣粉浆体的力学强度，制备工艺简单，能够广泛应用于低碳胶凝材料、混凝土等场景，同时实现了钢渣固体废料的消纳。

将上述激发剂用于制备一种自胶凝的钢渣级配碎石的应用方法具体实施例参数如组别2-X(X为实施例及对照组编号)所示：

实施例2-1：

钢渣集料1000g，激发剂15g，水31g。激发剂组成按质量计为柠檬酸三钾9.0g，柠檬酸三钠4.5g，硅酸钠1.5g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将激发剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石实施例2-1。

实施例2-2：

钢渣集料1000g，激发剂5g，水28g。激发剂组成按质量计为柠檬酸三钾2.5g，柠檬酸三钠1.5g，硅酸钠1g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将激发剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石实施例2-2。

实施例2-3：

钢渣集料1000g，激发剂10g，水27g。激发剂组成按质量计为柠檬酸三钾5g，柠檬酸三钠3.3g，硅酸钠1.7g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将激发剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率29Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石实施例2-3。

实施例2-4：

钢渣集料1000g，激发剂10g，水26g。激发剂组成按质量计为柠檬酸三钾5.5g，柠檬酸三钠3.5g，硅酸钠1.0g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将激发剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率29Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石实施例2-4。

实施例2-5：

钢渣集料1000g，激发剂12g，水28g。激发剂组成按质量计为柠檬酸三钾6.6g，柠檬酸三钠3.6g，硅酸钠1.8g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将激发剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率29Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石实施例2-5。

实施例2-6：

钢渣集料1000g，激发剂25g，水28g。激发剂包括柠檬酸三钾15g，柠檬酸三钠7.5g，硅酸钠1.5g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将激发剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率29Hz、激振力6.8kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石实施例2-6。

对照组2-1：

钢渣集料1000g，水30g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

钢渣集料加水搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，得到无胶凝化的级配钢渣混合料作为对照组2-1。

对照组2-2：

钢渣集料1000g，激发剂15g，水2.8g。激发剂包括柠檬酸三钾2.2g，柠檬酸三钠11.8g(过量)，硅酸钠1.0g。钢渣集料的组成比例按重量百分数计包括：粒径为20-30mm的1#料26％、粒径为10-20mm的2#料18％、粒径为5-10mm的3#料31％、粒径为0-5mm的4#料25％。

将原位活化剂溶于水中，向钢渣集料加入活化溶液充分搅拌，搅拌时间100s，搅拌后的料放入振动压实机，压力参数为振动频率30Hz、激振力6.9kN、振幅1.2mm，得到活化钢渣级配碎石对照组2-2。

对于所述实施例和对照组，采用振动压实成型试件，然后进行CBR试验和浸水膨胀率，测试级配钢渣混合料的抗变形能力和安定性，对比钢渣集料原位表面胶凝化对钢渣集料力学强度和安定性的影响效果；同时，采用扫描电子显微镜观察钢渣集料原位表面激发产物的微观形貌(如图7-9)。通过测试，得到以下试验数据：

CBR值(即加州承载比)是评定土基和路面材料承载能力的指标。其定义是以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征,并采用标准碎石的承载能力为标准,以相对值的百分数表示CBR值。CBR值越高，承载能力和抗变形能力越强。

表2-1对照组和实施例的CBR试验结果

浸水膨胀率是指钢渣级配碎石在90℃水浴条件下浸泡10d，测试钢渣级配碎石的体积膨胀率，具体数据如表2-2所示：

表2-2对照组和实施例的浸水膨胀试验结果

从上述试验结果可以看出：采用以柠檬酸三钾、柠檬酸三钠和硅酸钠复配的激发剂能够有效激发钢渣集料原位表面的活性物质，使钢渣表面产生大量的胶凝物质并产生胶凝特性，从而表现出优异的力学强度和抗变形能力(CBR值显著提高)。CBR值可以达到324％-355％(7天)、357％-378％(14天)、368％-396％(28天)、374％-411％(90天)。

同时，产生的胶凝产物包裹了钢渣集料表面，从而降低了钢渣混合料的浸水膨胀率，改善了钢渣集料的安定性。根据实验数据可得，实施例的浸水膨胀率(10天)降低至1.24％-1.34％，显著低于对比例。

对比对照组2-2及实施例，当激发剂中柠檬酸三钠含量过高时，活化剂活化效果欠佳，成型件力学性能及浸水膨胀率均不理想。

对比实施例2-(1-5)及实施例2-6，当激发剂中柠檬酸三钾含量过高时，成型件力学性能没有显著提高，浸水膨胀率与实施例相当，甚至有所提高，且经济成本大幅增加；因此过高的柠檬酸钾含量对于将该种激发剂用于制备自胶凝的钢渣级配碎石来说不是优选的范围。

上述钢渣级配碎石无需额外添加结合料即可成型，具有优异的力学强度、抗形变能力和低浸水膨胀率，能够广泛应用于路面铺设、混凝土制备等领域，同时实现了钢渣固体废料的消纳。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。