【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路基垫层材料，尤其涉及一种全固废路基垫层材料及其制备方法。
技术介绍
1、垫层为介于基层与土基之间的结构层，在土基水稳状况不良时，用以改善土基的水稳状况，提高路面结构的水稳性和抗冻胀能力，并可扩散荷载，以减少土基变形。现有的路基材料主要以粉煤灰、水泥、生石灰等为主要原料，这些原料不仅成本较高，其生产过程也需要消耗大量的能源，并排放大量的二氧化碳，不符合目前对于绿色生产的发展要求。因此，当前亟需一种更加绿色环保的路基垫层材料。
2、公开号为cn102491721a的专利提供了一种磷石膏公路基层材料及其制备方法，通过将磷石膏破碎后与砂石、水淬炉渣按照一定质量配比混合均匀，得物料a；将聚羧酸减水剂与物料a混合均匀，得物料b；将二乙胺基丙胺加入物料b中，混合均匀后得到物料c，向物料c中加入水后制得磷石膏公路基层材料。该方法虽然能够对磷石膏进行有效利用，提高了废弃物的利用价值，但大量磷石膏的添加也导致了制得的垫层材料的强度较低，且水稳定性较差，在长期的雨水冲刷下会导致强度进一步降低，难以满足实际应用的需求。
3、公开号为cn114507053a的专利提供了一种无水泥路基材料及其制备方法，通过以高炉矿渣、钢渣、固废石膏和尾矿砂为原料，无需添加水泥即可获得力学强度优异的路基材料。然而，该专利虽然没有使用水泥，但大量使用了成本较高的高炉矿渣，对于路基垫层材料来说实际生产成本仍然偏高，导致其应用受限。并且，该专利正是利用了石膏对具有高活性的高炉矿渣的激发作用，才能够达到较好的力学性能，如果要将高炉炉渣替换为其
4、有鉴于此，有必要设计一种改进的全固废路基垫层材料及其制备方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种全固废路基垫层材料及其制备方法，通过将磷石膏、钢渣粉、铅锌尾矿粉预先湿磨混合后，再加入生石灰和不同粒径范围的燃煤炉渣，从而利用各原料之间的协同作用在促进水化产物形成的同时对重金属离子进行有效固化，以廉价且难处理的固废材料制备出力学性能好，稳定性高的全固废路基垫层材料，具有较高的经济效益和环境效益。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种全固废路基垫层材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将燃煤炉渣破碎至最大粒径≤25mm，筛分后按照所需粒径进行分选，得到粒径≤0.15mm的第一炉渣、粒径为0.15～4.75mm的第二炉渣以及粒径为4.75～25mm的第三炉渣；
4、s2、按照预设的重量份数称取磷石膏、钢渣粉、铅锌尾矿粉、生石灰、减水剂、水以及步骤s1得到的所述第一炉渣、所述第二炉渣和所述第三炉渣；
5、s3、将称取的所述磷石膏、钢渣粉和铅锌尾矿粉混合后加入一部分水进行湿磨，得到混合浆体；
6、s4、将称取的所述生石灰、所述第一炉渣、所述第二炉渣和所述第三炉渣置于搅拌装置中，预搅拌后再加入减水剂、步骤s3得到的所述混合浆体以及剩余的水，充分搅拌后得到全固废路基垫层材料。
7、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述预设的重量份数为：
8、磷石膏10～20份，铅锌尾矿粉2～10份，钢渣粉1～3份，减水剂0.3～0.6份，生石灰1～3份，第一炉渣5～15份，第二炉渣20～30份，第三炉渣30～45份，水10～14份。
9、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述磷石膏中二水石膏的质量分数≥85％，磷酸盐的质量分数为0.5％～2％，游离氟的质量分数为0.5％～2％。
10、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述铅锌尾矿粉zno的质量分数≤0.6％，pbo的质量分数≤0.9％，sio2的质量分数≥25％。
11、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述钢渣粉中cao的质量分数≥35％。
12、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述生石灰中cao的质量分数≥95％。
13、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s1中，所述燃煤炉渣中sio2的质量分数≥30％，al2o3的质量分数≥10％。
14、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中所述湿磨时加入的水与步骤s4中加入的水的质量比为1:(0.9～1.1)；所述湿磨的时间为10～20min。
15、作为本专利技术的进一步改进，在步骤s2中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
16、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种全固废路基垫层材料，所述全固废路基垫层材料由上述技术方案中任一技术方案所述的制备方法制备得到；所述全固废路基垫层材料固化成型后的3d抗压强度≥10.2mpa，28d抗压强度≥25.5mpa，水稳定性系数≥0.97。
17、本专利技术的有益效果是：
18、(1)本专利技术提供的全固废路基垫层材料的制备方法，通过将特定含量的磷石膏、钢渣粉、铅锌尾矿粉预先湿磨混合后，再加入不同粒径范围的燃煤炉渣，在促进水化产物形成的同时对重金属离子进行有效固化，从而以廉价且难处理的固废材料制备了力学性能好，稳定性高的全固废路基垫层材料，有效提高了固体废弃物的利用价值，具有较高的经济效益和环境效益。
19、(2)本专利技术通过预先将磷石膏、钢渣粉、铅锌尾矿粉进行混合湿磨，能够使磷石膏中游离出的磷酸根离子和氟离子与钢渣粉、铅锌尾矿中游离出的钙、铅和锌等金属阳离子结合，形成稳定沉淀物，一方面可以降低磷石膏中的磷酸根离子和氟离子对水化反应的延缓作用，提高早期强度；另一方面，可以固化铅锌尾矿中的重金属离子，降低铅锌尾矿的重金属危害，从而有效解决铅锌尾矿由于含有害重金属元素而难以得到有效利用的问题。并且，随着后续水化反应的进行，生成的沉淀会被包裹进水化产物中而无法溶出，进一步确保了垫层材料的安全性和稳定性。
20、(3)本专利技术通过将燃煤炉渣按照不同的粒径范围划分为第一炉渣、第二炉渣和第三炉渣，并将其按照特定的比例进行混合，再加入生石灰以及由磷石膏、钢渣粉和铅锌尾矿粉混磨而成的浆体，形成的碱性环境能够使第一炉渣中的玻璃体溶解产生alo2-、[sio4]4-、ca2+等离子，其中ca2+会与[sio4]4-发生反应生成c-s-h凝胶，在磷石膏过量的情况下，ca2+还会与水中的al3+、oh-和caso4·2h2o水解产生的so42-共同反应生成钙矾石(aft)。同时，第二炉渣和第三炉渣和分别作为粗细骨料对形成的凝胶体系提供支撑作用。在水化早期，生石灰和钢渣粉还能够形成ca2+过量的环境，使游离ca2+与so42-结合，从而促进水化硅酸钙凝胶的形成，进而使垫层材料体系持续水化，促进其抗压强度的持续增加。该胶凝材料体系水化初期碱度较高，体系水化产物主要为c-s-h凝胶和钙矾石，二者相互交织构成网状，形成水化产物层包裹胶凝材料颗粒。并且，由于钢渣粉的掺量较低，体系中富余的ca2+的逐渐降低，且ph逐渐降低，aft的形成速度也逐渐降低，体系趋于稳定。随着水化龄期的延本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述预设的重量份数为：
3.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述磷石膏中二水石膏的质量分数≥85％，磷酸盐的质量分数为0.5％～2％，游离氟的质量分数为0.5％～2％。
4.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述铅锌尾矿粉中ZnO的质量分数≤0.6％，PbO的质量分数≤0.9％，SiO2的质量分数≥25％。
5.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述钢渣粉中CaO的质量分数≥35％。
6.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述生石灰中CaO的质量分数≥95％。
7.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述燃煤炉渣中SiO2的质量分数≥30％，Al2O3的质量分
8.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述湿磨时加入的水与步骤S4中加入的水的质量比为1:(0.9～1.1)；所述湿磨的时间为10～20min。
9.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
10.一种全固废路基垫层材料，其特征在于：所述全固废路基垫层材料根据权利要求1～8中任一权利要求所述的制备方法制备得到；所述全固废路基垫层材料固化成型后的3d抗压强度≥10.2MPa，28d抗压强度≥25.5MPa，水稳定性系数≥0.97。
...【技术特征摘要】
1.一种全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，所述预设的重量份数为：
3.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，所述磷石膏中二水石膏的质量分数≥85％，磷酸盐的质量分数为0.5％～2％，游离氟的质量分数为0.5％～2％。
4.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，所述铅锌尾矿粉中zno的质量分数≤0.6％，pbo的质量分数≤0.9％，sio2的质量分数≥25％。
5.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，所述钢渣粉中cao的质量分数≥35％。
6.根据权利要求1所述的全固废路基垫层材料的制备方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌刚，徐智勇，胡亮，林希，
申请(专利权)人：武汉楚天名扬建材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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