一种多固废协同稳定煤矸石基层材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及固废综合利用和建筑材料领域，尤其涉及一种多固废协同稳定煤矸石基层材料及其制备方法。所述多固废协同稳定煤矸石基层材料包括按照质量份计的以下原料：复合胶凝材料18～40份，煤矸石集料60～82份和水8～13.2份；其中，所述复合胶凝材料包括电石渣和粉煤灰，所述电石渣与所述粉煤灰的质量比为1:2～1:4。本发明专利技术提供的多固废协同稳定煤矸石基层材料不仅能够大量消耗多种工业固体废弃物，变废为宝，实现多固废资源化利用，相应国家而且能够保证路面结构承载能力和整体稳定性，提升路面使用寿命；同时也节约资源，经济环保，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。环境效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种多固废协同稳定煤矸石基层材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及固废综合利用和建筑材料领域，具体涉及一种多固废协同稳定煤矸石基层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的迅速发展，电石渣、粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物(简称工业固废)排放量巨大。然而其利用率却较低，市场难以及时消耗处理，大部分未经处治直接采用就近堆积的方式处理，导致工业废弃物大量堆积。不仅占用大量土地，增加成本，而且还会持续对空气、水、土地和生态环境造成污染。另一方面，公路基础设施建设所需砂石资源数量庞大，且近年随着对天然土石资源的限制开采，现有的砂石资源难以满足道路改建和新建需求，给工程带来了诸多困难与挑战。
[0003]工业固废的大量产生、天然砂石的限制开采和材料的庞大需求之间的矛盾呈现出日益增加的趋势，从而造成了“垃圾围城”和“材料短缺”的现象。在土地及自然资源严重短缺的情况下，如何对工业固废进行科学处理和资源化综合利用，已成为当地急需解决的重大问题。
[0004]粉煤灰主要由SiO2、Al2O3和Fe2O3的组成，具有很高的火山灰活性；电石渣的主要成分是Ca(OH)2，是高碱性物质，根据《公路路面施工技术规范》的内容，有效钙镁含量在20％以上的贝壳石灰、珊瑚石灰、电石渣等，在混合料的强度满足使用要求时，是可以使用在道路工程中的，具体使用条件可以根据石灰的要求。煤矸石也是矿业固体废物的一种，是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。电石渣、粉煤灰、煤矸石在道路工程中的运用具有可行性，而且潜力巨大。
[0005]目前急需提供一种解决工业固体废弃物的大量产生、天然砂石的限制开采和材料的庞大需求之间的矛盾问题，完全采用工业固体废弃物的同时满足中高等级道路底基层使用要求的多固废协同稳定煤矸石基层材料及其制备和施工方法。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多固废协同稳定煤矸石基层材料及其制备方法。本专利技术提供的多固废协同稳定煤矸石基层材料不仅能够大量消耗多种工业固体废弃物，变废为宝，实现多固废资源化利用，而且能够保证路面结构承载能力和整体稳定性，提升路面使用寿命；同时也节约资源，经济环保，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
[0007]具体的，本专利技术首先提供一种多固废协同稳定煤矸石基层材料，包括按照质量份计的以下原料：复合胶凝材料18～40份，集料60～82份和水8～13.2份；其中，所述集料为煤矸石集料，所述复合胶凝材料为电石渣和粉煤灰，所述电石渣与所述粉煤灰的质量比为1:2～1:4。
[0008]本专利技术中提供的多固废协同稳定煤矸石基层材料，利用电石渣和粉煤灰组成复合
含量≥90％、MgO含量≤2％。根据本专利技术提供的多固废协同稳定煤矸石基层材料，在多固废协同稳定煤矸石基层混合料中掺加以上参数的粉煤灰、电石渣，不但能有效提高粉煤灰资源化利用率，而且可以改善拌合物的和易性和均匀性，提升混合料的抗裂性能和耐久性能。
[0020]根据本专利技术提供的多固废协同稳定煤矸石基层材料，用于制备多固废协同稳定煤矸石基层混合料的水优选采用符合生活饮用水卫生标准的饮用水。
[0021]本专利技术还提供所述多固废协同稳定煤矸石基层材料的制备方法，包括：按配合比将电石渣、粉煤灰、煤矸石集料和水进行混合和养生。
[0022]本专利技术中，煤矸石颗粒具有一定的棱角和粗糙表面，碾压后相互紧密嵌锁，产生一定的摩阻力，形成骨架，电石渣、粉煤灰填充在骨架中间，电石渣为煤矸石和粉煤灰提供良好的碱性环境，使煤矸石和粉煤灰火山灰反应进行更加彻底，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶体，将煤矸石颗粒相互粘接形成整体，使煤矸石路面基层获得承载力。因此，这些工业固废可广泛用于道路工程的基层的建设当中。电石渣/粉煤灰稳定煤矸石集料路面基层能够消耗大量的电石渣、粉煤灰和煤矸石，是高效低耗的战略，是解决严重污染的优选，同时，又解决了筑路材料紧缺和价高的问题。
[0023]根据本专利技术提供的所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料的制备方法，包括：
[0024]1)对煤矸石进行筛分，确定煤矸石的颗粒级配，进行级配合成，得到煤矸石集料；
[0025]2)将烘干后的电石渣、粉煤灰和煤矸石集料进行混合，得到试验初混料；改变含水量进行击实试验，获取最大干密度和最佳含水量，确定电石渣:粉煤灰:煤矸石集料:水的质量比值；
[0026]3)按所述质量比值，将电石渣、粉煤灰、煤矸石集料与水进行复配、搅拌和养生，得到所述多固废协同稳定煤矸石基层材料的混合料。
[0027]本专利技术还提供所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料的施工方法，包括：下承层准备、混合料运输、混合料摊铺、混合料碾压成型和养护。
[0028]根据本专利技术提供的所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料的施工方法，包括：
[0029]1)下承层准备：在进行多固废协同稳定煤矸石基层摊铺前，对下承层路拱横坡、宽度、高程、平整度、整洁性进行检查和处理；并对下承层的强度、压实度进行检测；
[0030]2)混合料运输：采用自卸车进行混合料运输，车厢清扫干净，以防混合料与其他杂质混合影响路用性能；根据拌合效率、摊铺能力、运距安排运输车辆，以保证施工连续性；并尽快将混合料运至施工现场，根据摊铺层厚度和压实度要求，确定每车混合料的摊铺面积；优选在运输过程中，对混合料进行覆盖，以防水分损失及扬尘造成环境污染；
[0031]3)混合料摊铺：根据试验段确定松铺系数，采用摊铺设备采用边铺边碾压形式进行连续摊铺，摊铺时混合料含水量控制在最佳含水量
±
2％范围内，摊铺过程中应随时检查摊铺层厚及路拱、横坡，自动找平装置工作是否正常，由使用的水稳总量与面积校验平均厚度，单层压实厚度不小于15cm且不大于22cm；
[0032]4)混合料碾压成型：混合料碾压成型：混合料摊铺后进行碾压；碾压分为初压、复压和终压；所述初压采用胶轮压路机进行碾压1遍，然后双钢轮压路机静压1遍；复压采用单钢轮振动压路机振动碾压4遍；终压采用双钢轮压路机碾压1遍；碾压过程中直线段由两侧路肩向路中心碾压，碾压时轮重叠1/3
‑
1/2轮宽，压完路面全宽时即为一遍；
[0033]5)养护：每一段基层混合料碾压完成后应立即开始养生，养生期不少于7天，在养
生期间封闭交通；养生过程中将土工布人工覆盖在碾压完成的基层顶面，并定期洒水，7天内保持基层处于湿润状态，不使用高压式喷管，避免破坏基层结构；养生结束后，将覆盖物清除干净，并进行压实度检查。
[0034]本专利技术的有益效果至少在于：
[0035]1)多固废协同稳定煤矸石基层材料早期强度均高于0.8MPa，可满足中高等级道路底基层使用要求；同时本专利技术粉煤灰掺量大，也能够保证路面结构承载能力和整体稳定性，提升路面使用寿命。
[0036]2)原材料完全采用工业固废，根据电石渣、粉煤灰、煤矸石的理化特性实现资源化协同利用，大量消耗多种工业固废，变废为宝，有效改善工业固废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，包括按照质量份计的以下原料：复合胶凝材料18～40份，集料60～82份和水8～13.2份；其中，所述集料为煤矸石集料，所述复合胶凝材料为电石渣和粉煤灰，所述电石渣与所述粉煤灰的质量比为1:2～1:4。2.根据权利要求1所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，所述电石渣与所述粉煤灰的质量比为1:3～1:4。3.根据权利要求2所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，包括按照质量份计的以下原料:4.根据权利要求3所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，包括按照质量份计的以下原料:5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，所述煤矸石集料中，SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物的总含量≥70％，公称最大粒径≤31.5mm，压碎值≤30％，有机质含量＜2％，硫酸盐含量＜0.25％；和/或，所述煤矸石集料由0
‑
9.5mm档、9.5
‑
19mm档和9
‑
31.5mm档的煤矸石按比例混合得到，所述0
‑
9.5mm档、所述9.5
‑
19mm档和所述9
‑
31.5mm档的质量比为55～60:20～25：15～20。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，所述煤矸石集料中，31.5mm粒径的通过率为100％，19.0mm粒径的通过率为81％～98％，9.5mm粒径的通过率为52％～70％，4.75mm粒径的通过率为30％～50％，2.36mm粒径的通过率为18％～38％，1.18mm粒径的通过率为10％～27％，0.60mm的通过率为6％～20％，0.075mm粒径的通过率为0％～7％。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的多固废协同稳定煤矸石基层材料，其特征在于，所述粉煤灰中，SiO2、Al2O3和Fe2O3总含量≥70％，烧失量≤20％，比表面积>2500cm2/g，0.3mm筛孔通过率≥90％，0.075mm筛孔通过率≥70％；和/或，所述电石渣为电石水解获取乙炔气后的废渣，Ca(OH)2含量≥90％、MgO含量≤2％。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：左小林，蔡燕霞，王金柱，刘逢涛，黄前龙，路凯冀，曹建宁，常帅帅，平树江，马国伟，孔维兵，王辉，
申请(专利权)人：中路高科北京公路技术有限公司中建路桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：