专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料制造技术

本发明专利技术涉及一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，该道路基层混合料的制备材料由93‑98重量份的煤矸石粉、2‑7重量份的水泥以及0.01‑0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1‑15重量份的表面活性剂，0.1‑10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1‑4%。本发明专利技术的道路基层混合料具有很好的抗压强度和水稳定性。

【技术实现步骤摘要】
专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料
本专利技术涉及一种道路基层混合料，特别地，涉及采用专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合。
技术介绍
我国是全球煤炭开采量最大的国家，2015年煤炭产量达37.5亿吨，占全球煤炭产量的47%。煤矸石是煤炭的一种共伴生矿物，产生于煤炭的开采和洗选加工过程。其热值一般低于6.3MJ/kg，含有氧化铝、氧化铁和氧化硅等无机灰分，总含量达到煤矸石总量的60%～95%，因难以利用而成为一种工业固体废弃物。一般地，每生产1吨原煤会产生0.15～0.2吨煤矸石。2012年，我国煤矸石产生量达6.5亿吨，约占全国工业固废产生量的40%。大量煤矸石露天堆放，已形成2600余座煤矸石山，累积堆存量达50多亿吨，占地20余万亩，成为我国积存量和年产量最大、占用堆积场地最多的一种工业废弃物。煤矸石的大量堆放带来了非常严重的社会、环境和经济问题。大量土地的占用，造成耕地、林地等面积的减少；因自燃产生有毒有害气体，有毒有害元素也会随着雨水淋溶和渗滤而污染地下水体和土壤，对生态环境造成严重危害；而且，煤炭企业每年还需要投入大量资金用于解决煤矸石土地的征用、矸石山的污染以及应对山体滑坡和泥石流等自然灾害等问题。现有筑路技术，构筑道路基层（上、下基层、底基层）都是以级配碎石（把原生的岩石，经破碎、筛分组成级配碎石）为主体材料，再按配合比掺入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥稳定级配碎石”，做为构筑道路基层的材料。这种技术的主要缺点，是破坏生态环境（炸山取石或挖河取石），大量消耗原生资源且造价过高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，所述道路基层混合料的制备材料由93-98重量份的煤矸石粉、2-7重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%。所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。所述土体稳定剂的pH值被调整至8-10。所述煤矸石粉的粒径不大于3mm。所述表面活性剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、丁基奈磺酸盐中一种或几种。所述道路基层混合料的制备材料还包括0.01-3重量份的烯烃酸。所述烯烃酸选自马来酸、富马酸、柠檬酸、中康酸、戊烯二酸中的一种或几种。一种道路基层混合料的制备方法，包括以下步骤：将煤矸石粉碎至不大于3mm的粒径；将2-7重量份的水泥、水与93-98重量份的煤矸石在第一混料仓中混合3-15分钟，得到水泥煤矸石混料，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%；将得到的水泥煤矸石混料与0.01-0.1重量份的土体稳定剂在第二混料仓中混合3-15分钟，得到道路基层混合料。现有筑路技术，构筑道路基层（上、下基层、底基层）都是以级配碎石（把原生的岩石，经破碎、筛分组成级配碎石）为主体材料，再按配合比掺入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥稳定级配碎石”，做为构筑道路基层的材料。本专利技术仅采用煤矸石粉作为道路基层混合料的主体材料，充分利用了煤矸石。资源化处置煤矸石制备得到的道路基层满足国家标准的要求。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。具体实施方式除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。本专利技术的最佳含水率是指在室内击实试验下，混合料达到最大干密度时所测得的含水量即为最佳含水率，由于有水泥的存在，最佳含水率可以采用填料最佳含水率换算。也可以通过实际试验得到最佳含水率。本专利技术的道路基层混合料，该道路基层混合料的制备材料包括93-98重量份的煤矸石粉、2-7重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%。本专利技术采用硼酸或硼酸盐为主体的土体稳定剂，大大提高了煤矸石非活性成分的交联活性，与少量的水泥配合，制备而成的道路基层混合料满足国家的相关标准。最为一种优选的技术方案，本专利技术所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。土体稳定剂的pH值被调整至8-10。所述煤矸石粉的粒径不大于3mm。所述表面活性剂选自二辛基琥珀酸磺酸钠、烷基醚羧酸盐、丁基奈磺酸盐中一种或几种。作为一种优选的技术方案，所述道路基层混合料的制备材料还包括0.01-3重量份的烯烃二酸或烯烃酸酐。当煤矸石的硫元素含量较多时，制作而成的道路基层混合料的水稳定性较差，在20次的干湿循环中，强度和重量损失严重。本专利技术的道路基层混合料中加入0.01-3重量份的烯烃酸可以有效提高硫元素质量含量高于0.1%的煤矸石的水稳定性，尤其是高硫煤矸石。本专利技术所述的烯烃酸是指具有碳碳双键和羧酸结构的有机物，可以选择的烯烃酸包括丙烯酸、丁烯酸、戊烯酸、甲基丙烯酸、甲基丁烯酸、甲基戊烯酸。我们猜测，碳碳双键和羧酸结构的有机物一方面能够与煤矸石颗粒表面的金属离子产生吸附作用，另一方面，吸附后的煤矸石颗粒具有更好的疏水性，同时，由于硫元素在长期的干湿循环过程中逐渐被氧化最终产生硫酸根离子，使得原有的化学交联变弱，道路基层强度降低，但是具有双键的烯烃酸能够与氧气发生反应进一步交联，同时还阻止了硫元素的氧化。作为一种优选的技术方案，本专利技术所述烯烃酸可以优选那些含有2个羧酸基团的烯烃酸，例如：马来酸、富马酸、柠檬酸、中康酸、戊烯二酸中的一种或几种。这种具有2个羧酸基团的烯烃酸具有更好的螯合性能，能够更好地在矿物表面吸附、渗透，提高道路基层的力学强度。但是，当采用具有更多羧酸基团的烯烃酸，则无法获得更好的水稳定性，可能的原因是随着羧酸基团的含量增加，氧气的渗透能力增强，反而无法提高道路基层的水稳定性。本专利技术的道路基层混合料的成型方法可以采用其他现有技术常用的那些方法进行成型。本专利技术采用两阶段混合的方法，煤矸石的粉碎后的粒径为0.1-3mm，当煤矸石级配粉料粒径大于3mm不利于获得更好抗压强度的。采用两阶段混合的方法能够提高免烧砖的力学强度。与一起混合相比，可以提高道路基层10%-25%左右的抗压强度。在下文中，通过实施例对本专利技术进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如果没有其它说明，所用原料都是市售的。下面参照几个例子详细描述本专利技术。煤矸石来自山东淄博，自燃矸石，陶红色粉末状，烧失量0%煤矸石来自铜川，未燃矸石，黑色块状，烧失量15%,硫含量0.5%，煤矸石来自淮北，未燃矸石，灰黑色块状，烧失量4%，硫含量1%；煤矸石来自攀枝花，未燃矸石，灰色，致密块状，烧失量0%；煤矸石来自平朔，未燃矸石，黑色块状，烧失量20%，硫含量5%；实施例1本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：将煤矸石粉碎至不大于3mm的粒径，煤矸石来自山东淄博，自燃矸石，陶红色粉末状，烧失量0%；将3重量份的水泥、97重量份的煤矸石加入第一混料仓中，以最佳水含量混合，并再加入2%的水混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，其特征在于，所述道路基层混合料的制备材料由93‑98重量份的煤矸石粉、2‑7重量份的水泥以及0.01‑0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1‑15重量份的表面活性剂，0.1‑10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1‑4%。

【技术特征摘要】
1.一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，其特征在于，所述道路基层混合料的制备材料由93-98重量份的煤矸石粉、2-7重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述制备材料还包括水，所述水的用量为比所述道路基层混合料最佳含水率多1-4%。2.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，其特征在于，所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。3.一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，其特征在于，所述土体稳定剂的pH值被调整至8-10。4.一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石制造的道路基层混合料，其特征在于，所述煤矸石粉的粒径不大于3mm。5.一种专用土体稳定剂资源化处理煤矸石...

【专利技术属性】
技术研发人员：包宗义，
申请(专利权)人：包宗义，
类型：发明
国别省市：北京,11