一种稳定碎石颗粒类材料的镁水泥混合料及其制备方法

本发明涉及无机结合稳定材料技术领域，尤其涉及一种稳定碎石颗粒类材料的镁水泥混合料及其制备方法。

背景技术：

无机结合料稳定材料是指在各种粉碎或原来松散的土、矿质碎(砾)石、工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料(如水泥、石灰等)及水,经拌和得到的混合料。该类混合料经摊铺、压实及养护后,可形成具有一定强度、稳定性的板体结构。当其抗压强度和使用性能符合设计要求时，可以用作道路路面结构的基层、底基层或垫层。自20世纪80年代起,无机结合料稳定材料被广泛用于铺筑我国高等级道路路面,并由早期的石灰稳定材料发展至如今大规模使用的水泥稳定碎石、水泥粉煤灰稳定碎石等。

无机结合料稳定材料强度和刚度介于刚性水泥混凝土和柔性粒料之间，且强度和刚度有随时间增长的特征,因此亦称之为半刚性材料。有研究指出在我国使用沥青路面作为面层的高等级公路中有90%以上道路选择了使用半刚性基层作为路面基层。半刚性基层有着强度高、稳定性好等多种优异性能，在道路结构中有着重要作用。半刚性基层通常选用水泥稳定碎石等颗粒类材料的混合料，而以硅酸盐水泥作为胶结材料，其养生周期长，养生需要材料、设备和人力，既消耗了时间，又消耗了资源，这是其不足之处。

氯氧镁水泥是由菱镁矿石经轻烧、粉磨后生成的具有一定活性的轻烧氧化镁、氯化镁与水三元体系按一定比例配制而成的一种气硬性胶凝材料，其反应生成晶体，从而获得力学强度。氯氧镁水泥有着密度小，质量轻，强度高，早期强度增长快，高温稳定性优良，抗冻性好等特点，经过添加外加剂等配方调整与改良，可获得非常好的路用性能和效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种稳定碎石颗粒类材料的镁水泥混合料及其制备方法，克服现有技术的不足，该混合料在施工后，不需其他材料设备，置于空气中便可完成自然养护，养护时间短，通常养护二天即可进行下一步施工，节省施工时间，提高施工效率，又能改善道路结构物的耐久性。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

技术方案之一：一种稳定碎石颗粒类材料的镁水泥混合料，其特征在于，其配料组成按照质量份数比为：轻烧粉1-1.2份，六水氯化镁0.3-0.6份，粉煤灰0.15-0.25份，碎石类颗粒材料18-30份，外加剂0.005-0.01份。

所述轻烧粉中的mgo活性含量≥58%；

所述六水氯化镁中的mgcl2•6h2o含量≥98%；

所述粉煤灰为一级粉煤灰，细度为300~400目；

所述外加剂为磷酸及其可溶性盐类；

所述碎石类颗粒材料为压碎值≤35%的碎石、砂砾、矿渣混合物，粒径范围0.075mm-26.5mm，其各粒径成分配比采用逐级填充法配比。

技术方案之二：一种稳定碎石颗粒类材料的镁水泥混合料的制备方法，其特征在于，采用两步混合法，其具体制备过程如下：

1）制备预混料浆，先提前1h称取0.3-0.6份的六水氯化镁和0.8-1.5份的水，充分搅拌使六水氯化镁完全溶解于水中，再加入0.005-0.01份的外加剂，再次搅拌使外加剂溶解，制成预混料浆；

2）混合料配制，取1-1.2份轻烧粉、0.15-0.25份粉煤灰，18-30份碎石类颗粒材料，然后依次将碎石类颗粒材料、轻烧粉、粉煤灰依次投入搅拌机中，干拌均匀，再分两次加入预混料浆搅拌均匀，即为可稳定碎石颗粒类材料的镁水泥混合料。

本发明产品施工应用时，将加工后的镁水泥混合料进行摊铺，压路机碾压成型，成型后养护无需洒水，48h后即可进行下一步的施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

①本发明制备的镁水泥稳定碎石等颗粒材料的混合料，其早期强度增长快，在施工后养生期第二天结束后即可进行下一阶段施工，而普通硅酸盐水泥稳定材料需养生七天才能进行下一阶段施工，这即节省了施工时间，又缩短了了整个工程的工期，提高了施工效率。

②本发明所制备的混合料，具有质量轻，强度高，高低温稳定性优良，抗冻性好等优点，能够更好的改善道路结构物的耐久性。

③本发明所制备的混合料在施工后无需洒水养护，减少了工程用水量，在一定程度上节约了水资源,适应经济社会可持续发展的需要。

④本发明实现了镁水泥作为水泥稳定材料在道路工程中的应用，其各项力学指标均满足规范要求，对开辟道路新材料具有积极的意义。

附图说明

图1为实施例1中混合料强度增长速度对比图，图中能够直观看出镁水泥稳定材料早强、高强的优异特性，尤其是2~3天，强度增长幅度很大，基本上2~3天镁水泥稳定材料就能达到规范对基层要求的强度标准。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

本发明镁水泥混合料原料组成：轻烧粉1份、六水氯化镁0.45份、粉煤灰0.20份、碎石等颗粒材料18份、水1.4份、外加剂0.01份。采用两步混合法，制备方法如下：1）制备预混料浆，先提前1h称取0.3-0.6份的六水氯化镁和0.8-1.5份的水，充分搅拌使六水氯化镁完全溶解于水中，再加入0.005-0.01份的外加剂，再次搅拌使外加剂溶解，制成预混料浆；2）混合料配制，取1-1.2份轻烧粉、0.15-0.25份粉煤灰，18-30份碎石类颗粒材料，然后依次将碎石类颗粒材料、轻烧粉、粉煤灰依次投入搅拌机中，干拌均匀，再分两次加入预混料浆搅拌均匀，即为本发明镁水泥混合料。

本发明产品施工应用时，将加工后的镁水泥混合料进行摊铺，压路机碾压成型，成型后养护无需洒水，48h后即可进行下一步的施工。

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（jtge51-2009）测试，其混合料1d抗压强度4mpa，3d抗压强度9mpa，7d抗压强度12mpa，该强度满足高速公路以及一级公路的极重、特重交通标准范围（5.0~7.0mpa）。劈裂抗拉强度1.2mpa，满足《公路沥青路面设计规范》（jtgd50-2017）中半刚性基层以及底基层材料劈裂强度为0.4~0.6mpa的规定。

为了更直观的体现本发明的优异之处，与普通水泥稳定材料（采用相同的水泥掺量）的对比试验，其强度增长速度对比见图1，其二者特征对比结果见表1。

表1

实施例2

本发明镁水泥混合料原料组成：轻烧粉1份、六水氯化镁0.4份、粉煤灰0.20份、碎石等颗粒材料22份、水1.3份、外加剂0.01份。本实施例镁水泥混合料的制备方法同实施例1。

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（jtge51-2009）测试，其混合料1d抗压强度3mpa，3d抗压强度7mpa，7d抗压强度11mpa，该强度满足高速公路以及一级公路重交通标准（4.0~6.0mpa）。劈裂抗拉强度0.9mpa满足公路沥青路面设计规范》（jtgd50-2017）中半刚性基层以及底基层材料劈裂强度为0.4~0.6mpa的规定。

实施例3

本发明一种镁水泥稳定碎石等颗粒材料的混合料实施例由下述质量份的原料组成：轻烧粉1份、六水氯化镁0.35份、粉煤灰0.22份、碎石等颗粒材料26份、水1.2份、外加剂0.01份。本实施例镁水泥混合料的制备方法同实施例1。

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（jtge51-2009）测试，其混合料1d抗压强度3mpa，3d抗压强度6mpa，7d抗压强度10mpa，该强度满足高速公路以及一级公路的极重、特重交通标准范围（5.0~7.0mpa）。劈裂抗拉强度0.8mpa，满足《公路沥青路面设计规范》（jtgd50-2017）中半刚性基层以及底基层材料劈裂强度为0.4~0.6mpa的规定。

实施例4

本发明一种镁水泥稳定碎石等颗粒材料的混合料实施例由下述质量份的原料组成：轻烧粉1份、六水氯化镁0.3份、粉煤灰0.24份、碎石等颗粒材料28份、水1.1份、外加剂0.01份。本实施例镁水泥混合料的制备方法同实施例1。

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（jtge51-2009）测试，其混合料1d抗压强度2mpa，3d抗压强度5mpa，7d抗压强度9mpa，该强度满足二级及二级以下公路基层中、轻交通标准（2.0~4.0mpa）。劈裂抗拉强度0.7mpa，满足《公路沥青路面设计规范》（jtgd50-2017）中半刚性基层以及底基层材料劈裂强度为0.4~0.6mpa的规定。

上述实施例中，轻烧粉中的mgo活性含量≥58%；六水氯化镁中的mgcl2•6h2o含量≥98%；粉煤灰为一级粉煤灰，细度为300~400目；外加剂为磷酸及其可溶性盐类，如磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵中的任一种；碎石类颗粒材料为压碎值≤35%的碎石、砂砾、矿渣混合物，粒径范围0.075mm-26.5mm，其各粒径成分级配组成采用逐级填充法配比。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。