一种建筑垃圾生产铁路路基填料的方法与流程

文档序号:14721936发布日期:2018-06-17 17:41阅读:384来源:国知局

本发明涉及一种建筑垃圾生产铁路路基填料的方法,属于环保建筑材料技术领域。



背景技术:

目前,我国正处在房屋建筑的高峰时期,每年新建建筑峻工面积大于各发达国家每年新建建筑竣工面积的总和。我国城乡现有建筑总面积400亿平方米,预计到2020年将新增建筑面积约300亿平方米。我国建筑垃圾的常用处理方法是少部分回收利用,绝大部分建筑垃圾未经任何处理便被运往郊外或乡村,露天堆放或填埋。这种建筑垃圾的处理方式不仅耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费,同时,清运和堆放过程中的遗撒、粉尘及灰砂飞扬等问题造成了严重的环境污染,再次是建筑垃圾堆放处会破坏土壤结构、造成地表沉降,长久下去对土质破坏严重,极不环保。

近年来,一些高校、科研院所开展了利用建筑垃圾再生技术的研发,并已形成了成套技术,建筑垃圾再生技术主要包括再生骨料技术、再生砌块技术及再生混凝土技术。

利用废弃混凝土块制造再生骨料,即把不同的破碎设备、筛分设备、传送设备和搅拌配料设备合理地组合在一起对废弃混凝土进行处理,废弃混凝土块中存在钢筋、木块、塑料碎片、玻璃、建筑石膏等杂质,为确保再生混凝土的品质,须采取措施将这些杂质除去。一般来说,用手工法除去大块钢筋、木块等杂质;用电磁分离法除去铁质杂质;用重力分离法除去水块木块、塑料等轻质杂质,另外,再生骨料主要用于公路路基填筑,公路路基对填料要求较高,因此再生骨料的适用范围狭窄,并不能够广泛的适用于公路路基填料中。

利用建筑垃圾制造再生骨料、再生砌块及再生混凝土均需要加入适量的外加剂和掺和料,并且需要建设厂房,投入大,成本高。



技术实现要素:

本发明的目的在于:提供一种利用建筑垃圾生产铁路路基填料的方法,解决现有建筑垃圾不能够被合理化利用的技术问题,从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现:一种建筑垃圾生产铁路路基填料的方法,包括以下步骤:

第一步:混凝土渣和砖渣按7~9:1的比例混合,然后通过建筑垃圾计量型混合破碎一体机对建筑垃圾进行混合并破碎,破碎后建筑垃圾的长度为15-45mm;

第二步:对破碎后的材料进行颗粒级配、标准击实、液塑性、颗粒密度、压碎值、坚固性、针片状以及洛杉矶磨耗试验;

其中:标准击实试验的步骤如下:

a.取样,风干,筛选出粒径为9.50-19.0mm的颗粒,去除其中的针、片状颗粒;

b.称取上述试样3000g,将试样分两层装入圆模内,装完一层试样后,在底盘下面垫放一直径为10mm的圆钢,将筒按住,左右交替颠击地面各25下,两层颠实后,平整圆模内试样表面,盖上压头;

c.把上述装有试样的圆模置于压力试验机上,启动压力试验机,按1KN/s速度均匀加荷至200KN并稳荷5s,然后卸荷;取下加压头,倒出试样,用孔径为2.36mm的筛筛除被压碎的细粒,称取留在筛上的试样质量,与压碎指标规定值作比对;

坚固性试验步骤如下:

a.取样,用水淋洗干净,放在干燥箱中于105±5℃下烘干至恒量,待冷却至室温后,筛除小于4.75mm的颗粒;

b.称取上述试样3000g,并按照粒径的大小分成大、中、小三份并分别装入网篮,浸入盛有硫酸钠溶液的同一个容器中,溶液的体积为试样的5-8倍;网篮浸入溶液时,上下升降25次,然后于网底距离容器内底部30-40mm的上方静置,网篮之间距离为30-50mm,液面高于试样上表面30-50mm,溶液温度保持在20℃-25℃;

c.浸泡20h后,将网篮从溶液中取出,放在干燥箱中于105℃±5℃烘4h,至此,完成第一次循环;待试样冷却至20℃-25℃后,再按上述方法进行第二次循环;从第二次循环开始,浸泡与烘干时间均为4h,共循环5次;

d.循环完成后,用清洁的温水淋洗试样,然后在水中加入少量氯化钡溶液洗净,洗过的试样放在干燥箱中于105℃±5℃下烘干至恒量;

e.待冷却至室温后,用孔径为试样粒级下限的筛过筛,称出各粒级试样试验后的筛余量;

针片状颗粒含量试验步骤如下:

a.取样,烘干或风干后备用;

b.称取40-50㎏的一份,然后按针片状颗粒含量指标的三类标准进行筛分,筛分成三份不同粒径的试样;

c.三份试样分别用规准仪逐粒检验,凡颗粒长度大于针状规准仪上相应间距者,为针状颗粒;颗粒厚度小于片状规准仪上相应孔宽者,为片状颗粒;分别称出针状颗粒的总质量和片状颗粒的总质量;

洛衫机磨耗率试验步骤如下:

a.将一份试样装入洛杉矶磨耗机滚筒内,装入钢球、盖好筒盖,开启电机使得圆筒旋转;

b.圆筒旋转达到1000r后停机,倒出试样,用孔径1.7mm的方孔筛筛分,将大于1.7mm的试样用水洗干净,装入鼓风干燥箱,于105℃-110℃温度下烘4h,再次使用孔径1.7mm的方孔筛筛分,称出试样磨耗后粒径大于1.7mm颗粒的质量。

作为一种优选,所述颗粒级配采用筛分试验,其试验步骤如下:

a.将试样拌和均匀,用四分法缩分,称取规定试样;

b.将试样过2mm筛,称取筛上的试样质量,将筛上试样倒入依次叠好的数层粗筛上层筛中进行筛析;将通过2mm筛的试样倒入依次叠好的数层细筛上层筛中,置于振筛机上筛析;

所述标准击实试验的步骤如下:

a.将风干试样碾碎,选择依次相差2%含水率的试样制备成5份,单份试样称取5.5kg后加水拌匀放入塑料袋静置;

b.将经过上述步骤的试样分三层装入击实筒,每装一层击实95-100击,击完第三层后,用削土刀修平击实筒顶部的试样,称取击实筒内试样质量,测定试样含水率;依次对5份试样击实并测定含水率;

c.计算不同含水率对应的干密度:以干密度为纵坐标,含水率为横坐标,绘制干密度与含水率的关系曲线,曲线上峰值点的纵横坐标分别表示该击实试样的最大干密度和最优含水率;

所述液塑性试验步骤如下:

a.取过0.5mm筛的试样约200g,分成3份并分别装入3个盛土皿中,分别加入10ml、20ml、30ml的纯水,用玻璃盖住,静置24h;

b.用调土刀充分调匀试样,抹平试样杯,将其放在液塑限测定仪升降座上,在圆锥体上涂以薄层凡士林,接通电源,将升降座升起,锥尖接触试样后自动落下,读取圆锥下沉深度,取10g-20g的试样来测定其含水率;

c.重复上述a、b步骤;

d.以含水率为横坐标,圆锥下沉深度为纵坐标,在双对数坐标纸上绘制关系曲线,三点连成一条直线,当三点不在一条直线上,则通过高含水率这一点与其余两点连成两条直线,在圆锥下沉深度为2mm处可查得相应的两个含水率,其差值小于2%时,以两点的含水率平均值与高含水率的点连成一条直线,这两个含水率之差大于或等于2%时,则应再补作试验;

e.下沉深度为10mm所对应的含水率为10mm液限,下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限;

所述颗粒密度试验步骤如下:

a.取粒径大于5mm的试样1000-1200g,用清水洗净后,浸泡于15-25℃的水中,24h后取出,用湿毛巾擦干,称试样质量mb;

b.将铁丝筐浸入水中,称铁丝筐在水中的质量m1;

c.将已称试样放入铁丝筐中,缓慢浸没于水中,称铁丝筐和试样在水中总质量m2,并测定盛水容器内水温;

d.取出铁丝筐中的试样放于瓷盘中,置于105℃-110℃烘箱中烘干,取出冷却至室温,称烘干试样质量md;

e.带入颗粒密度的公式ρs=md/md-(m2-m1),计算得出颗粒密度。

作为进一步优选,将试验合格后的建筑垃圾通过试验段的摊铺、碾压和检测,检测合格后作为铁路路基填料。

作为进一步优选,将经试验合格后的建筑垃圾沿试验段地面摊平,采用22T震动压路机,时速2.3km/h进行6遍碾压,碾压后进行压实孔隙率检测、K30检测及动态变形模量Evd检测。

作为进一步优选,将建渣与砖渣按照7:1的比例来混合配置混合料,再对混合料按照孔径通过率筛分出A组填料。

与现有技术相比,本发明的有益效果:通过建筑垃圾计量型混合、破碎一体机对建筑垃圾进行混合破碎,并对破碎后的材料进行颗粒级配、标准击实、液塑性、颗粒密度、压碎值、坚固性、针片状以及洛杉矶磨耗试验;同时对建筑垃圾进行配合比调配试验来对建筑垃圾作为铁路路基填料进行试验,从而达到对建筑垃圾进行有效利用,节约成本,保护环境的目的;另外,建筑垃圾根据不同的配合比生产的填料可分别作为铁路路基A、B、C组填料,尤其是作为A组填料使用,其适用范围广,生产过程简便,不需要建设厂房,成本低,能够充分的利用建筑垃圾,环保实用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了相互排斥的特质和/或步骤以外,均可以以任何方式组合,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换,即,除非特别叙述,每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

实施例

试验检测方法如下:

第一步:破碎:通过建筑垃圾计量型混合破碎一体机对建筑垃圾进行混合并破碎,破碎后建筑垃圾长度在15-45mm之间,符合铁路路基填料尺寸标准。

第二步:对破碎后的材料进行颗粒级配、标准击实、液塑性、颗粒密度、压碎值、坚固性、针片状以及洛杉矶磨耗试验;

颗粒级配:

1)、颗粒级配试验可测定土中各粒组干土质量占该土总质量的质量分数,也是判定土A、B、C组等填料的重要指标之一。

其中:A组为优质填料;B组为良好填料。

A组填料包括岩块和粗粒土;其中岩块分块石类和碎石类,粗粒土分砂类和砾石类。块石类下的硬块石和漂石土、碎石类的卵石土和碎石土、砾石类的圆砾土和角砾土以及砂类的砾砂、粗纱和中砂,这些均可作为A、B组填料;A、B组填料的区别在与细粒土的含量,细粒土小于15%为A组,15%-30%之间为B组,大于30%为C组。

2)、筛分试验:

a.将试样拌和均匀,用四分法缩分,称取试样。

b.将试样过2mm筛,称取筛上或筛下的试样质量,将筛上试样倒入依次叠好的粗筛最上层筛中,进行筛析,将通过2mm筛的试样倒入依次叠好的细筛最上层筛中,置于振筛机上筛析,筛分出不同级配的颗粒,测定土中各粒组干土质量占该土总质量的质量分数,确定该组颗粒作为填料的类型。

标准击实:

1)、击实试验可测定试样在标准击实功作用下含水率与干密度之间的关系,确定试样的最大干密度和最优含水率,也是评定路基填筑压实质量控制的重要指标,最大干密度值与路基压实度有着直接的联系,施工现场填筑碾压所得出的干密度与最大干密度之比所得出的结果就是压实度。根据《铁路工程土工试验规程》TB10102-2010、《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2003,得出干密度与含水量关系曲线。

2)、标准击实试验步骤:

a.将风干试样碾碎,在最优含水率附近选择依次相差2%的含水率制备成5份,每份称取5.5kg,加水后拌匀放入塑料袋静置。

b.将试样分三层装入击实筒,每装一层击实98击,击完第三层后,用削土刀修平击实筒顶部的试样,称取击实筒内试样质量,测定试样含水率,依次对5份不同含水率试样击实并测定含水率。

液塑性

1)、液塑性试验可测定粘性土的液限、塑限和缩限,根据所得指标计算出液性指数和塑性指数,也是细粒土填料分组重要指标,根据塑性指数、液限含水量可判定是否粉土、粘性土和有机土等。采用标准为《铁路工程土工试验规程》TB10102-2010、《铁路路基设计规范》TB10001-2005。

2)液塑限试验步骤

a.取过0.5mm筛的试样约200g,分成3份装入3个盛土皿中,加入不同数量的纯水,用玻璃盖住,静置24h。

b.用调土刀充分调匀试样,抹平试样杯,将其放在液塑限测定仪升降座上,在圆锥体上涂以薄层凡士林,接通电源,将升降座缓慢升起,锥尖接触试样后,自动落下,读取圆锥下沉深度,取10g以上试样2个测定其含水率。

c.重复上述步骤,测试其余二个试样的圆锥下沉深度和含水率。

d.以含水率为横坐标,圆锥下沉深度为纵坐标,在双对数坐标纸上绘制关系曲线。三点应连成一条直线,当三点不在一条直线上,则通过高含水率这一点与其余两点连成两条直线,在圆锥下沉深度为2mm处可查得相应的两个含水率。其差值小于2%时,以两点的含水率平均值与高含水率的点连成一条直线。这两个含水率之差大于或等于2%时,则应再补作试验。

颗粒密度

1)、颗粒密度试验可测定土的颗粒密度,计算土的孔隙比、孔隙率、饱和度等指标。在填筑压实过程中施工现场试验所得干密度与颗粒密度指标可算出孔隙率,孔隙率指标在铁路压实标准规范中粗粒土控制压实度的重要评定依据。采用标准《铁路工程土工试验规程》TB10102-2010、《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2003。

2)颗粒密度试验步骤

a.取粒径大于5mm的代表性试样不少于1000g,用清水洗净后,浸泡于15-25oC的水中,24h后取出,用湿毛巾擦干,称试样质量mb。

b.将铁丝筐浸入水中,称铁丝筐在水中的质量m1。

c.将已称试样放入铁丝筐中,缓慢浸没于水中,称铁丝筐和试样在水中总质量m2,并测定盛水容器内水温。

d.取出铁丝筐中的全部试样放于瓷盘中,置于105oC-110oC烘箱中烘干,取出冷却至室温,称烘干试样质量md。

e.颗粒密度公式:ρs=md/md-(m2-m1)。

压碎值

1)、压碎值试验可测得碎石质软、易破碎颗粒含量。

2)、压碎值试验步骤

a.取样,风干后筛除大于19.0mm及小于9.50mm的颗粒,并去除针、片状颗粒,分为大致相等的三份备用。当试样中的粒径在9.50mm到19.0mm之间的颗粒不足时,允许将粒径大于19.0mm的颗粒破碎成粒径在9.50mm到19.0mm之间的颗粒用作压碎指标试验。

b.称取试样3000g。将试样分两层装入圆模(置于底盘上)内,每装完一层试样后,在底盘下面垫放一直径为10mm的圆钢,将筒按住,左右交替颠击地面各25下,两层颠实后,平整模内试样表面,盖上压头。

c.把装有试样的圆模置于压力试验机上,启动压力试验机,按1KN/s速度均匀加荷至200KN并稳荷5s,然后卸荷。取下加压头,倒出试样,用孔径2.36mm的筛筛除被压碎的细粒,称出留在筛上的试样质量。

坚固性

1)、坚固性试验是在硫酸钠溶液浸泡中抵抗破碎能力(损失率%)。

2)坚固性试验步骤

a、取样,并将试样缩分至可满足规定的数量,用水淋洗干净,放在干燥箱中于105±5℃下烘干至恒量,待冷却至室温后,筛除小于4.75mm的颗粒,然后按规定进行筛分后备用。

b、根据试样的最大粒径,称取按规定数量试样一份,精确至1g,将不同粒径的试样分别装入网篮,并浸入盛有硫酸钠溶液的容器中,溶液的体积应不小于试样总体的5倍。网篮浸入溶液时,应上下升降25次,以排除试样的气泡,然后静置于该溶液中,网篮底面应距离容器底面约30mm,网篮之间距离应不小于30mm,液面至少高于试样表面30mm,溶液温度应保持在20℃-25℃后。

c、浸泡20h后把装试验的网篮从溶液中取出,放在干燥箱中于105℃±5℃烘4h,至此,完成了第一次循环,待试样冷却至20℃~25℃后,再按上述方法进行第二次循环。从第二次循环开始,浸泡与烘干时间均为4h,共循环5次。

d、最后一次循环后,用清洁的温水淋洗试样后的水加入少量氯化钡溶液不出现白色浑浊为止,洗过的试样放在干燥箱中于105℃±5℃下烘干至恒量。待冷却至室温后,用孔径为试样粒级下限的筛过筛,称出各粒级试样试验后的筛余量,精确至1g。

针片状

1)、针片状颗粒含量试验是检测碎石中的碎石片状及针状占颗粒的总质量(%)。

2)、针片状颗粒含量试验步骤

a.取样,并将试样缩分至略大于规定的数量,烘干或风干后备用。

b.根据试样的最大粒径,称取按规定数量的一份,精确至1g。然后按规定的粒级进行筛分。

c.按规定的粒级分别用规准仪逐粒检验,凡颗粒长度大于针状规准仪上相应间距者,为针状颗粒;颗粒厚度小于片状规准仪上相应孔宽者,为片状颗粒。称出其总质量,精确至1g。

d.石子粒径大于37.5mm的碎石或卵石可用卡尺检验针,片状颗粒,卡尺卡口的设定宽度应符合规定。

针片洛杉矶磨耗

1)、洛杉矶磨耗率试验是检测级配碎石、级配砂砾石的质量,质量要求应符合铁路碎石道床底渣有关规定,《铁路碎石道床底渣》TB∕2897-1998规定粒径大于1.7mm的集料的洛杉矶磨耗率不大于50%。

2)洛衫机磨耗率试验步骤

a.将一份试样装入洛杉矶磨耗机滚筒内,装入钢球、盖好筒盖,开启电机,是圆筒旋转。

b.圆筒旋转达到规定的次数(1000r)停机,倒出试样。用孔径1.7mm的方孔筛筛分,将大于1.7mm的试样用水洗干净,装入鼓风干燥箱烘干,105℃~110℃烘4h,再次筛除1.7mm以下的粉粒,称出试样磨耗后粒径大于1.7mm颗粒的质量。

对破碎后试验合格的建筑垃圾通过试验段进行摊铺、碾压和检测验证合格后作为铁路路基填料。

原地面处理:采用22T震动压路机,时速2.3km/h,进行了6遍碾压。碾压后进行检测,根据规范《土工试验规程》TB10102-2010检测方法,其压实度检测设计规定压实度92%,实测压实度最高值97.0%、最低值95.4%满足《铁路路基设计规范》TB10001-2005《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2003规范要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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