一种用渣土复合煤矸石粉的道路铺筑材料及其制备方法_3

文档序号:8441695阅读:来源:国知局
/或碎玻璃进行 破碎、研磨,可以获得高表面积的性能非常优异的微粉,其在被本发明的激发剂激发后在某 些性能方面超过了水泥,使得能够完全替代道路填筑材料中通常所用的水泥,且同时能够 达到道路填筑所要求的性能指标。推测其原因,可能是因为建筑垃圾中的混凝土与建筑垃 圾中的红砖、青砖、瓦和/或碎玻璃相比,吸水性较大、强度较低、脆性较大,这些特点导致 由再生废混凝土制备的微粉难以完全替代道路填筑材料中的水泥。相比之下,砖粉用作道 路填筑材料在反应时,化学组成中的SiOdP Al 203等活性组分与激发剂中的组分例如氢氧 化钙反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等产物,从而形成水泥石强度。
[0039] 本发明人还发现,具有活性的微粉(1)的比表面积只有在750-2200m2/kg的范围 内才能够有效发挥水泥的替代作用,使道路填筑材料获得所需的抗压强度。当微粉的比表 面积小于750m 2/kg时,则该微粉的潜在活性不够,例如使道路的抗压强度、抗裂性能不足。 而当比表面积大于2200m2/kg时,则性能提高不再显著并且制备成本增加。相比之下,当使 用废弃混凝土进行微粉的研磨时,由于其吸水性大,易于导致潮湿,并且由于成分复杂,包 含一定比例难以研磨的砂粒,即使通过研磨也难以获得500m 2/kg以上的比表面积,再加之 所述吸水性大、强度低等特点,导致在道路填筑材料中仅仅能够替代有限部分的水泥。本发 明中红砖、青砖、瓦和/或碎玻璃的研磨可以在研磨介质存在下进行。所述研磨可以在研磨 介质存在下进行,所述研磨介质优选为硅酸锆球和的钇稳定氧化锆球的混合介质。
[0040] 同样,发现具有活性的微粉⑵的比表面积只有在1000-3000m2/kg的范围内才能 够有效使道路混凝土具有良好工作性和后期强度以及早期耐磨性。
[0041] 两种微粉的复配可以使二者发挥协同作用,既具有微粉(1)的优异水化效果,又 具有微粉(2)的强度,互相弥补各自的缺陷。
[0042] 在施工垃圾中,红砖、青砖和瓦片占到垃圾组成的约7.0重量%,在拆除垃圾中, 红砖占到垃圾组成的约5重量%,在建筑垃圾中还存在不少废陶瓷,这些都为本发明微粉 的制备提供了充足的来源。
[0043] 在本发明的道路填筑材料中,激发剂可以为复合生物激发剂,也可以为碱类激发 剂和/或盐类激发剂。
[0044] 所述复合生物激发剂可以为TerraZyme酶、β-葡糖苷酶和磷酸酶以(10~ 15) : (1~2) : (2~3)重量比的混合物。
[0045] 通过该3种酶的组合,可以使其发现相互促进作用。当使用所述复合生物激发剂 的道路填筑材料用作基层材料时,能够显著提高无侧限抗压强度、抗弯拉性能、抗压及抗弯 拉模量,尤其能够使无侧限抗压强度相对于所述不添加所述复合生物激发剂或者使用单一 生物激发剂(例如TerraZyme酶)的道路填筑材料,能够提高至少约17%。本发明的复合 生物激发剂还可以增加了铺筑材料的稳定性,延长了道路的寿命,并且能够对长期存在基 层中,能够长期保持固化效果。
[0046] 在本发明的道路填筑材料中,关于所述碱类激发剂和/或盐类激发剂,优选为碱 类激发剂和盐类激发剂的组合,即复合激发剂。碱激发主要是增加浆体的ΟΓ浓度.提高 液相碱度,使液相的pH值保持大约12左右,这有利于钙矾石的形成和C3S、C2S水化速度的 提高,从而激发了道路填筑材料中微粉的活性。
[0047] 另外,由废陶瓷破碎、研磨至比表面积为1000-3000m2/kg获得的微粉通过与前述 红砖、青砖、瓦和/或碎玻璃破碎、研磨至比表面积为750-2200m 2/kg获得的微粉相级配,二 者可以起到相互协同促进作用,例如由废陶瓷获得的微粉可以使由红砖、青砖、瓦和/或碎 玻璃获得的微粉的激发速度提高近一倍。
[0048] 所述激发剂可以为复合生物激发剂,也可优选为碱类激发剂和/或盐类激发剂。 本发明人还发现,通过单一的碱激发剂可能难以使道路填筑材料达到最理想要求,激发剂 与其它材料的匹配性较差,且道路填筑材料的稳定性不理想。本发明人经过大量研宄和试 验,寻求复合激发剂与所述微粉和渣土类原料的最佳匹配关系,最终发现通常还优选加入 一定量的盐类激发剂。
[0049] 所述复合激发剂为碱类激发剂A和盐类激发剂B的组合物,激发剂A与B的重量 比为2 : 1-6 : 1;碱类激发剂A为基于碱类激发剂A的总重量计20-30重量% Ca(OH)2、 10-20 重量% NaOH、10-30 重量% Na2COjP 20-30 重量% Na2SiO3 ·9Η20 的混合物;盐类激发 剂B为基于盐类激发剂B的总重量计10-30重量% Na2S04、20-30重量% CaSO4 ·2Η20、10-20 重量 % CaCljP 20-30 重量 % Ca2SOj^g合物。
[0050] 该道路填筑材料还可以包含1-5重量%来自建筑垃圾的改性和增强的木材纤维 材料,其中所述改性和增强的木材纤维材料通过如下方法制得:
[0051] (1)将建筑垃圾中的废木材短切成最大直径为0. 5_2cm的片段材料;
[0052] (2)将短切的片段材料置于搅拌罐内,加入表面改性剂的水溶液,搅匀,片段材料 与表面改性剂的质量比为200 : 1-500 : 1,所述表面改性剂为聚乙烯聚吡咯烷酮,溶液中 聚乙烯聚吡咯烷酮的浓度为20-30重量% ;
[0053] (3)向表面改性后的片段材料中加入聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物,混合均 匀,使片段材料的表面附着聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物,所述片段材料与聚乙烯、 聚丙烯或其混合物的质量比为10 : 1-100 : 1 ;
[0054] (4)将步骤(3)得到的混合料在110 °C -220 °C,优选120 °C -180 °C,更优选 130-170°C的条件下热处理30-60分钟,冷却至室温后得到改性和增强的木材纤维材料。
[0055] 所述木材片段材料与聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物的合适质量比,使得在 热处理后,热熔的聚乙烯和/或聚丙烯恰好能够基本上完全包覆木材片段的表面,如果所 述聚合物材料用量较少,则不能够完全覆盖木材片段的表面,使木材片段材料在作为路基 材料使用过程中易于降解例如腐烂,而如果所述聚合物材料用量过大,则在成本方面不是 有效的,并且使木材本身的性能例如韧性和一定强度难以发挥出来。
[0056] 如前文所述,在目前的建筑垃圾回收利用中,建筑垃圾中的废旧木材没有得到有 效利用,例如装修垃圾中包含相当比例的木材类建筑垃圾,都没有得到充分利用,往往是被 焚烧掉,不仅没有有效利用其价值,还造成严重环境污染。针对该问题,本发明人经过研宄 发现,通过按照上述方法对木材进行改性和增强,可以特别有利地将其用作道路的水稳层、 基层等中。以前的普遍认识是,木材易于腐烂,特别是在有水存在着的环境中,难以用在道 路填筑材料中,更难以用在水稳层或底基层中。在本发明中,通过对其进行改性和增强处 理,使其具有足够的耐水性,同时即使其在道路填筑中用在水稳层、底基层等中,也不会由 于光的作用而导致改性材料老化。
[0057] 所述聚乙烯、聚丙烯或其混合物优选来自垃圾中的废塑料。优选聚乙烯,更优选
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