城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料及制备方法技术

本发明专利技术属于道路路面底基层材料及工业固废处理技术领域，具体涉及一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料及制备方法，所述底基层材料包括以下重量份组份：铁尾矿100份；石灰5

【技术实现步骤摘要】
城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料及制备方法


[0001]本专利技术属于道路路面底基层材料及工业固废处理
，具体涉及一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料及制备方法。

技术介绍

[0002]铁尾矿是原铁矿石经过选矿中的分选作业后其中目标组份含量最低的废弃固体物料，一般呈细粉状，目前其常见的处理方式为将其置于尾矿库中堆存。但是这种堆存于尾矿库中的处理方式，近年逐渐显露出其种种弊端，从经济性上看，铁尾矿的堆存使得工厂需要额外承担土地征用费、运费、填埋费等，增加了生产成本；另一方面，这种堆填处置方式不仅需要占用大量的土地资源，而且容易引起环境污染和安全问题，铁尾矿沉积过程中可能会形成新的污染物。种种迹象均表明将铁尾矿置于尾矿库中堆存的方法是一种低效、非环保且非经济的处理方式。
[0003]道路工程具有覆盖范围广，施工材料用量大的特点，其巨大的土石方和砂石消耗量给一些砂石原产地造成了巨大的环境压力，甚至出现了过量开采的现象，对当地的生态环境造成了巨大的破坏。因此，若能找到合适的方法，将铁尾矿应用于道路建设当中，既能解决铁尾矿现今大量堆积而导致的各项问题，又能满足道路修筑对于材料的巨大需求，降低道路建设成本，实现生态与经济的双重收益。
[0004]目前对于铁尾矿应用于道路工程的研究较多，例如：
[0005]专利CN109020338A公开了一种水泥稳定类铁尾矿基层材料设计方法。该方法通过测量星点设计试验表中的各组试验的7d无侧限抗压强度，拟合三元二次方程，以此来确定基层材料的最优设计参数。该方法将铁尾矿用于基层的用量范围定为5％
‑
30％，用量有限。
[0006]专利CN114292064A公开了一种水泥稳定铁尾矿路面半刚性基层。该专利将粗粒铁尾矿废石、细粒铁尾矿废石、铁尾矿进行级配设计，最后用水泥进行稳定，以此制备水泥稳定铁尾矿路面半刚性基层。专利中所提到的铁尾矿粒径要求均较大，对于小于0.075mm的粒径含量较高的铁尾矿并不适用。
[0007]专利CN104152148A公开了一种新型土壤固化剂稳定铁尾矿制备路面基层材料的方法。该方法采用水泥、碎石、铁尾矿、新型土壤固化剂与聚丙烯纤维混匀得到路面基层材料。但所述新型土壤固化剂的制备过程中需用到硫酸等强腐蚀性试剂，不利于施工安全；且固化剂成酸性，对于水泥基材料的强度增长存在一定影响。
[0008]目前，铁尾矿应用于道路的研究虽取得了一定的成果，但对于小于0.075mm的粒径含量高于50％的铁尾矿研究较少，且对于铁尾矿的利用率有所不足。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供的目的在于提供一种能够高效利用细粒铁尾矿、性能符合规范要求、可大大降低城市道路路面底基层用混合料成本的铁尾矿混合料。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路
面底基层材料，所述底基层材料包括以下质量份的组份：铁尾矿100份；石灰5
‑
7份；水9
‑
15份。
[0011]还提供了一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤S1、将按质量比例称取的铁尾矿、石灰充分混合后，进行击实试验，测得最佳含水率MC
佳
和最大干密度ρ
max
；
[0013]步骤S2、测量铁尾矿的含水率MC0，之后按比例称取铁尾矿和石灰，混合均匀，得到混合料；
[0014]步骤S3、将最佳含水率MC
佳
增加1
‑
2个百分点作为混合料的预设含水率MC
设
，计算加水量并称好；
[0015]步骤S4、将称好的水的80％
‑
90％加入混合料中，充分搅拌后用塑料薄膜封好，闷料12h以上；
[0016]步骤S5、闷料结束后，将剩余的水加入混合料中，进行二次拌和，最终得到所需城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料。
[0017]作为本专利技术的进一步优选，所述铁尾矿最大粒径不大于4.75mm，粒径在0.075mm以下的颗粒质量分数大于60％，塑性指数为17
‑
19，有机质含量低于5％。
[0018]作为本专利技术的进一步优选，所述铁尾矿中各项矿物含量为白云石(CaMg(CO3)2)18％
‑
22％、菱铁矿(FeCO3)18％
‑
22％、石英(SiO2)15％
‑
16％、方解石(CaCO3)12％
‑
13％、赤铁矿(Fe2O3)11％
‑
12％、高岭石(Al4[Si4O
10
](OH)8)9％
‑
10％、白云母(KAl2[AlSi
3010
](OH)2)8％
‑
9％和黄铁矿(FeS2)2％
‑
3％。
[0019]作为本专利技术的进一步优选，所述铁尾矿中各重金属浸出浓度铜元素小于26.77μg/L，钡元素小于61.61μg/L，铬元素小于2.28μg/L、镉元素小于2.28μg/L、铅元素小于0.20μg/L。
[0020]作为本专利技术的进一步优选，所述底基层材料应用路面类型为城市道路路面。
[0021]作为本专利技术的进一步优选，所述底基层材料所应用的层位为路面底基层。
[0022]作为本专利技术的进一步优选，所述底基层材料中的石灰为生石灰，等级为Ⅱ级灰及以上。
[0023]通过以上技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术采用生石灰作为结合料，石灰中解离出的Ca
2+
可吸附在土粒表面，降低其表面的负电荷，使微细颗粒在范德华力的作用下凝聚成较大的团粒，从而使得土粒絮凝，生成晶体氢氧化钙、碳酸钙和含水硅、铝酸钙胶结物，在胶结物晶化的过程中使得材料的刚度不断增大、强度和稳定性不断提高。
[0025]2、本专利技术采用了铁尾矿完全替代了传统配方中的粘土及砂石，高效利用了细粒级铁尾矿，有效地避免了铁尾矿堆积对环境的污染问题，同时也解决了优质筑路资源短缺的问题，减少了天然碎石的开采，具有良好的环境效益。
[0026]3、从经济角度看，铁尾矿为选矿作业中所产生的废弃固体物料，用于道路建设除运输成本外其余费用基本为零，可有效降低道路底基层的造价，具有良好的经济效益。
[0027]4、与传统的石灰稳定黏土相比，本专利技术所提出的城市道路路面底基层用石灰稳定铁尾矿材料，其无侧限抗压强度更高，温缩更小，拥有更高的强度与抗温缩能力。
附图说明
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0029]图1为实施例城市道路路面底基层用石灰稳定铁尾矿材料的制备流程图；
[0030]图2为实施例1中无侧限抗压测试图；
[0031]图3为实施例2及对比例5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料，其特征在于：所述底基层材料包括以下质量份的组份：铁尾矿100份；石灰5
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7份；水9
‑
15份。2.根据权利要求1所述的一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将按质量比例称取的铁尾矿、石灰充分混合后，进行击实试验，测得最佳含水率MC
佳
和最大干密度ρ
max
；步骤S2、测量铁尾矿的含水率MC0，之后按比例称取铁尾矿和石灰，混合均匀，得到混合料；步骤S3、将最佳含水率MC
佳
增加1
‑
2个百分点作为混合料的预设含水率MC
设
，计算加水量并称好；步骤S4、将称好的水的80％
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90％加入混合料中，充分搅拌后用塑料薄膜封好，闷料12h以上；步骤S5、闷料结束后，将剩余的水加入混合料中，进行二次拌和，最终得到所需城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料。3.根据权利要求2所述的一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料的制备方法，其特征在于：所述铁尾矿最大粒径不大于4.75mm，粒径在0.075mm以下的颗粒质量分数大于60％，塑性指数为17
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19，有机质含量低于5％。4.根据权利要求2所述的一种城市道路用石灰稳定铁尾矿路面底基层材料的制备方法，其特征在于：所述铁尾矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：高英，姚礼轲，王晓明，田刚，张祖刚，李颖松，魏厚发，欧张文，管世宏，李锋，李卓然，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：