本发明涉及水泥稳定碎石加工领域，具体而言，涉及一种高性能的水泥稳定碎石及其制备方法。
背景技术：
水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水泥稳定碎石水泥用量一般为混合料3％～6％，7天的无侧限抗压强度可达3.5MPa，较其他路基材料高。水泥稳定碎石成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。
鉴于其优良的性能，因此其应用范围也比较广，可是现有技术中主要采用山碎石作为生产水泥稳定碎石的原料，这种原料本身价格比较高，无形之中也提高了生产水泥稳定碎石的成本，另外还提高了配套运输的人力成本、设备成本等，这些问题的产生限制了水泥稳定碎石的进一步扩大应用，也不利于该产品的继续扩大推广，因此寻找一种比较优质的低成本原料成为该领域中亟待解决的技术问题。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种水泥稳定碎石的配方，通过采用比较低成本的建筑垃圾再生骨料部分替代现有技术中成本比较高的山碎石，并且通过发明人大量的实践优化了各种原料之间的配比，因为建筑垃圾再生骨料本身的弱点在于压碎值(用于描述物料抵抗压碎的性能指标，被压碎碎屑的重量与试样总重量之比，以百分数表示)会比较高，因此通过与一定量的山碎石混配合使得最终得到水泥稳定碎石的各方面性能较优，在降低生产成本的同时还提高了建筑垃圾再生骨料本身的附加值，将其变废为宝，充分保护了环境，绿色环保。
本发明的第二目的在于提供上述水泥稳定碎石的制备方法，制备方法具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，前后步骤衔接紧密，操作条件温和等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种高性能的水泥稳定碎石的配方，主要原料包括水泥与骨料，以质量百分比计，水泥5-15％，其余为骨料，其中骨料包括：以质量份数计，建筑垃圾再生骨料80-90份，山碎石10-20份。
现有技术中，一般均是采用山碎石作为制备水泥稳定碎石的原料，但是这种原料本身价格比较高，无形之中也提高了生产水泥稳定碎石的成本，另外还要考虑到原料运输、人员配备等问题，相应的也提高了配套运输的人力成本、设备成本等，正是因为这些问题的存在，限制了水泥稳定碎石的进一步扩大应用，也不利于该产品的继续扩大推广，因此寻找一种比较优质的低成本原料成为该领域中亟待解决的技术问题。
为了解决以上出现的技术问题，本发明提供了一种高性能的水泥稳定碎石配方，主要以水泥、骨料为原料，水泥所占质量百分比为5-15％，较优为10-12％，还可以选择为6％、7％、8％、9％、11％等，其中骨料主要由如下组分组成：以质量份数计，建筑垃圾再生骨料80-90份，山碎石10-20份，更优的为建筑垃圾再生骨料83-87份，山碎石13-17份，例如建筑垃圾再生骨料还可以为84份、85份、86份、88份等，山碎石还可以为11份、12份、14份、16份等。
本发明特意选择了建筑垃圾再生骨料替换了原料中一部分的山碎石的用量，这样使得生产成本大为降低，并且完全对水泥稳定碎石的性能丝毫没有影响，反而水泥稳定碎石的性能还有一定的提高，比如强度以及透水性等性能指标，尤其是水泥稳定碎石本身的渗透性能得到了大幅度的提高。
另外，为了使得水泥稳定碎石的性能更优，建筑垃圾再生骨料的粒度最好控制在26.5mm以下，更优为控制在4.75-26.5mm之间，如果颗粒度太大会影响到后续的实际使用情况，并且在选择建筑垃圾再生骨料时，最好选择一部分细料，一部分粗料进行混合使用，即建筑垃圾再生骨料由粒径控制在9.5mm以下的建筑垃圾再生细骨料与粒径控制在9.5mm以上的建筑垃圾再生粗骨料组成，在选择配料时，建筑垃圾再生粗骨料与所述建筑垃圾再生细骨料之间的质量比最好控制在(5-7)：3之间，还可以为5.5：3、5.8：3、6.2：3等，如果全部选用粗料可能会使得强度上不能达到最优，相反如果全部选择细料又不能保证透水性能达到最优，因此为了最终制备得到的水泥稳定碎石的各方面性能均达到最优，最好将一部分的细料与一部分的粗料进行混配，这样可以提高水泥稳定碎石的综合性能。当然两者之间的质量比是发明人经过大量的实验加以确定的，控制在适宜的范围内在充分降低成本的同时使得性能达到最佳。
优选地，水泥的初凝时间最好在3h以上，终凝时间最好在6h以下，水泥可以选择矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥中的一种或几种，这些指标均在公路路面基层施工技术细则(JTG/T F20-2015)中有相应的介绍，在此不做赘述。
采用上述原料制备得到的水泥稳定碎石的抗压强度可达到5.5MPa以上(7天无侧限抗压强度)，渗透系数在1000m/d以上，全孔隙率25％以上，有效孔隙率20％以上，(全孔隙率以及有效孔隙率不同程度的反应了水泥稳定碎石的排水性能，现有技术中一般材料的全孔隙率只能达到20％左右)较现有技术的水泥稳定碎石的性能均有不同程度的提高，现有技术中的水泥稳定碎石的抗压强度仅能达到3.5MPa，渗透系数也远远赶不上本发明的指标，本发明通过特定的配方优化了这些指标参数。以上指标均在公路排水设计规范(JTG/T D33-2012)中有相应的介绍，在此不做赘述。
其中在选择山碎石这个原料时，山碎石的性能控制指标最好满足以下要求：压碎值控制在15-20wt％之间，含泥量在1wt％以下，针片状颗粒含量(粗集料颗粒的最小厚度方向与最大长度方向的尺寸之比小于0.4的颗粒的含量)在15wt％以下，由于建筑垃圾再生骨料一般压碎值比较高，不符合标准规范，通过与山碎石进行一定量的混配后，骨料的性能控制指标可满足以下标准：压碎值控制在26wt％以下，含泥量在1wt％以下，针片状颗粒含量在15wt％以下，通过互相掺加得到的骨料能够完全满足国家标准规范。这些指标均在公路路面基层施工技术细则(JTG/T F20-2015)中有相应的介绍，在此不做赘述。
建筑垃圾再生骨料本身透水性能好，遇水不冻涨，不收缩，是道路工程中充当水稳定性好的建筑材料，但是一直被直接当作建筑垃圾丢弃，并没有被真正有效的利用起来，本发明利用了其优良的性能，将其作为原料并与一定量的山碎石、水泥混配，弥补了建筑垃圾再生骨料本身压碎值高的缺陷，最后制备得到的水泥稳定碎石成品料各项指标均满足国家标准，甚至超越国家标准的要求。
当然，本发明的水泥稳定碎石的原料选择以及各个原料的用量均是发明人通过大量的创造性实验最后加以确定的，需要每一种原料以一定的用量互相配合才能最终达到产品所要求的性能，本发明虽然采用了一定量的建筑垃圾再生骨料作为原料显著降低了生产水泥稳定碎石的成本(现有技术中施工单位会直接将建筑垃圾作为废物处理，并且还需要另寻处理点，占用了环境资源还对环境有一定的污染)，但是由于本身建筑垃圾再生骨料的压碎值不符合标准的这个致命缺点，因此并不能完全替代山碎石作为原料，那么如果不掺加一定量的山碎石可能满足不了国家标准对压碎值这个指标的要求，因此发明人在山碎石与建筑垃圾再生骨料之间的配比这个调控参数上是付出了大量的创造性劳动的，这两种原料缺一不可，用量更需要控制在本发明的方案揭示的范围内，否则不仅最终制备出的水泥稳定碎石的性能不佳以外，甚至都达不到国家要求的最低标准，变成不合格的产品。
本发明的水泥稳定碎石的原料选择，为水泥稳定碎石生产领域提供了可操作的低成本生产路线，也为相关生产企业提供了可参考的方案，具有一定的参考价值，值得广泛推广应用。
本发明实施例除了提供了水泥稳定碎石的原料配方，还提供了水泥稳定碎石的较优的一种制备方法，具体包括如下步骤：
采用建筑垃圾原料破碎制得建筑垃圾再生骨料，将建筑垃圾再生骨料、山碎石、水泥与适量水混合搅拌均匀，检测合格，即得。
其中，混合搅拌采用强制拌合方式，具体实施时采用稳定土拌合设备拌合操作进行，拌合能力控制在500t/h以上，一般在500t/h左右。其中水适量即可，并不是主料，只要能实现将所有原料充分混匀即可，具体水的用量可根据实际操作人员的经验进行确定。(一般水是按试验室做出最佳含水量添加，实际生产时可根据骨料含水量适当调整含水量)。
本发明实施例的水泥稳定碎石的制备方法具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，前后步骤衔接紧密，操作条件温和的优点。
优选地，所述建筑垃圾原料包括碎混凝土、碎砖瓦、碎砂石土、砂浆、步道砖中的一种或几种的混合，这些物质均属于建筑废料中的无机物范畴，将这些物质经过一系列的处理制得建筑垃圾再生骨料，即可以达到变废为宝的目的。
建筑垃圾原料成分比较复杂，含有大量的钢筋，木屑，废塑料，废纸，生活垃圾等等，因此最好经过1-2级破碎、除铁、鼓风除杂、振动分级筛选的步骤最终得到建筑垃圾再生骨料。
实际操作时，将建筑垃圾依次经过除铁系统、分选设备，破碎设备、收尘设备、筛分设备等等进行层层剥离，最终得到合格的再生骨料进行再利用。
本发明的水泥稳定碎石的制备方法虽然属于现有技术中较优的一种制备方法，但不是唯一的制备方法，除此之外也可以采用其他制备方法制备本发明的水泥稳定碎石，只要原料配方严格按照本发明的方案配料，最终均可制得拥有本发明优异性能的水泥稳定碎石产品，因此只要能实现采用本发明特定配方制备水泥稳定碎石的方法均在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的水泥稳定碎石的原料配方，通过采用比较低成本的建筑垃圾再生骨料部分替换现有技术中成本比较高的山碎石，并且通过发明人大量的实践优化了各种原料之间的配比，在降低生产成本的同时还提高了建筑垃圾再生骨料本身的附加值，将其变废为宝，充分保护了环境，绿色环保；
(2)本发明的泥稳定碎石的原料选择以及各个原料的用量均是发明人通过大量的创造性实验最后加以确定的，需要每一种原料以一定的用量互相配合才能最终达到产品所要求的性能，因此需要完全按照本发明的方案实施才能达到本发明的发明目的，缺少任何一种原料或者任何一种原料不在要求范围内均无法很好的使得整个方案顺利的进行；
(3)本发明的水泥稳定碎石的制备方法具有能完整保留原料的有效成份的优点，而且具有方法简单易于操作，前后步骤衔接紧密，操作条件温和等优点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1-5
采用由混凝土、碎砖瓦、碎砂石土等组成的建筑垃圾原料经过除铁、分选、破碎、收尘、振动分级等步骤得到建筑垃圾再生骨料(细料、粗料的质量比没有具体要求)；将建筑垃圾再生骨料与山碎石(山碎石的压碎值在20wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在15wt％)混合得到骨料(骨料的压碎值在26wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在15wt％)，然后将骨料、矿渣硅酸盐水泥、适量水在搅拌缸中混合搅拌均匀后，得到成品料，将成品料的各项性能指标均检测合格后得到可以在工地上进行使用的水泥稳定碎石，各原料具体配比参照下表1：
表1原料组成以及用量(总计：100kg)
实施例6-10
采用由混凝土、碎砖瓦、碎砂石土等组成的建筑垃圾原料经过除铁、分选、破碎、收尘、振动分级等步骤得到粒度控制在26.5mm以下的建筑垃圾再生骨料；将建筑垃圾再生骨料与山碎石(山碎石的压碎值在15wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在5wt％)混合得到骨料(骨料的压碎值在24wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在10wt％)，然后将骨料、普通硅酸盐水泥(初凝时间在3h，所述终凝时间在6h)、适量水在搅拌缸中混合搅拌均匀后得到成品料，将成品料的各项性能指标均检测合格后得到可以在工地上进行使用的水泥稳定碎石，各原料具体配比参照下表2，建筑垃圾再生骨料中的细料与粗料的质量比、粒径分布参照表3：
表2原料组成以及用量(总计：100kg)
表3建筑垃圾再生骨料中粗料与细料的配比
实施例11-15
采用由混凝土、碎砖瓦、碎砂石土、砂浆、步道砖等组成的建筑垃圾原料经过除铁、分选、破碎、收尘、振动分级等步骤得到粒度控制在4.75-26.5mm之间的建筑垃圾再生骨料；将建筑垃圾再生骨料与山碎石(山碎石的压碎值在17wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在4wt％)混合得到骨料(骨料的压碎值在23wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在5wt％)，然后将骨料、火山灰质硅酸盐水泥(初凝时间在4h，所述终凝时间在5h)、适量水在搅拌缸中混合搅拌均匀，拌合能力控制在500t/h以上，得到成品料，将成品料的各项性能指标均检测合格后得到可以在工地上进行使用的水泥稳定碎石，各原料具体配比与实施例6-10一致，建筑垃圾再生骨料中的细料与粗料的质量比、粒径分布参照表4：
表4建筑垃圾再生骨料中粗料与细料的配比
比较例1
具体操作步骤与实施例6完全一致，只是各原料具体配比上，水泥6kg，建筑垃圾再生骨料89kg，山碎石5kg，建筑垃圾再生骨料中的细料与粗料的质量比、粒径分布也按照实施例6进行。
比较例2
具体操作步骤与实施例7完全一致，只是各原料具体配比上，水泥14kg，建筑垃圾再生骨料40kg，山碎石46kg，建筑垃圾再生骨料中的细料与粗料的质量比、粒径分布也按照实施例7进行。
比较例3
具体操作步骤与实施例8完全一致，只是各原料具体配比上，水泥8kg，建筑垃圾再生骨料92kg，建筑垃圾再生骨料中的细料与粗料的质量比、粒径分布也按照实施例8进行。
比较例4
具体操作步骤与实施例9完全一致，只是建筑垃圾再生骨料中的粗料与细料的质量比为10：3，粒径也与实施例9一致。
比较例5
具体操作步骤与实施例10完全一致，只是建筑垃圾再生骨料中的粗料与细料的质量比为2：3，粒径也与实施例10一致。
比较例6
采用山碎石(山碎石的压碎值在17wt％，含泥量在1wt％，针片状颗粒含量在4wt％)与火山灰质硅酸盐水泥(初凝时间在4h，所述终凝时间在5h)，适量水在搅拌缸中混合搅拌均匀后得到成品料，将成品料的各项性能指标均检测合格后得到可以在工地上进行使用的水泥稳定碎石。
实验例1
将本发明的部分实施例与比较例1-6制备得到的水泥稳定碎石的性能进行检测后，具体检测结果如下表5所示：
表5性能参数结果
从上表5中可以看出，本发明实施例的的配方在原料的选择、各个原料之间的质量比这些参数上面均是经过了大量的实践最终优化出比较优异的方案，只有各个参数控制在本发明的范围内，才能使得最终得到的产品性能各方面均比较优异。
比较例1-6中由于各个指标并不在本发明比较优选的范围内，因此在性能上与实施例比较会存在某一方面的缺陷，造成综合性能不佳。总之只有完全按照本发明的实施方案操作后制备得到的水泥稳定碎石在降低了原料成本的同时，还能达到提高产品综合性能的目的。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。