一种多元固废混凝土路沿石材料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料，尤其是涉及一种多元固废混凝土路沿石材料及其制备方法。

背景技术：

1、路沿石是设在路面与其他构造物之间的标石，在园林绿化、市政道路、旧城改造等基础设施工程中应用广泛。早期的路沿石材质主要为石材，随着天然石材资源的日益短缺，路沿石的生产已全面向混凝土材质转变，即仿石混凝土路沿石。混凝土路沿石旧法生产工艺主要包括湿法成型和干法成型两种。然而湿法生产周期长，效率较低；干法生产效率高，但多用于干硬性混凝土，应用场景有限。近年出现的真空压滤成型新工艺具有成品强度高、生产效率高、工艺简便等特点，很好地解决了以上问题。

2、另一方面，随着现代化进程的不断发展，人们对工业产品和矿物资源的需求量越来越大，导致产生了大量的矿渣、钢渣、硅粉等工业固体废弃物以及大理石、白云石料等矿山固体废弃物。对固体废弃物的传统处置方式以天然堆放、回填、路基垫层找平为主，不仅浪费了土地资源，对环境也带来沉重负担。目前，工业固废和矿山固废在混凝土中已经得到循环应用，但仍存在掺量有限、过掺造成混凝土工作性和力学性能下降等问题。以上问题不仅要从材料组成和配比方面，更需从工艺方面进行解决。

3、现有技术中，中国专利申请cn 109986678 a提供了一种水泥基仿石材型路沿石及其制备方法、成型设备，其原料包括水、黄沙、石膏和水。将原材料混合后置入成型设备，合模保压、抽真空负压的作用下制得路沿石。与现有技术相比，本发明提供的水泥基仿石材型路沿石具有制造效率高、路沿石强度高、生产高效等优势。然而，该路沿石需要消耗的大量水泥和石膏提高了路沿石的经济成本，并且增加了温室气体的排放。

4、又例如，中国专利申请cn 112341086 a提供了一种大掺量固废混凝土及其制备方法，其原材料主要包括水泥、复合掺合料、尾矿机制砂、天然砂、再生细骨料、强化再生粗骨料、聚羧酸减水剂和水。该大掺量固废混凝土在确保一定混凝土强度的情况下，增加了再生骨料的掺量，而且大规模利用建筑垃圾等固体废弃物，提高了建筑垃圾的资源化利用水平，缓解目前天然砂石骨料极度紧缺的现状。然而，这种混凝土的工作性和力学性能存在明显的局限性。

5、又例如，中国专利申请cn 104496356 a提供了一种用钢渣粉和矿渣粉制备的路沿石混凝土，其原材料主要包括钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣、矿渣砂、水泥和水。该路沿石混凝土采用的原材料均为冶金固废材料，有利于实现资源的综合利用和工业废物的无害化、资源化处理。然而，该路沿石混凝土制备工艺脱模周期长，大量生产需要多套模具增加生产成本，力学强度相对较低。此外，钢渣粉和矿渣粉的存在降低了混凝土的工作性，引入的减水剂弥补了工作性的缺陷，但一定程度上增加了路沿石混凝土的制备成本。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多元固废混凝土路沿石及其制备方法，以解决现有固体废弃物在混凝土制品中利用率低，以及混凝土路沿石制品脱模周期长、工作性和力学性能差、生产成本高等问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明第一方面提供了一种多元固废混凝土路沿石材料，包括以下重量份的各组分：

4、

5、进一步地，所述水泥为p·o 42.5水泥。

6、进一步地，所述工业固废掺合料由矿渣粉、钢渣粉、硅微粉复配而成，各组分按重量份数计为：

7、矿渣粉            50～60份

8、钢渣粉            30～40份

9、硅微粉            0～20份。

10、进一步地，所述矿渣粉的比表面积＞1000m2/kg，且28d强度活性指数达到95％以上；

11、所述钢渣粉的比表面积＞400m2/kg，且28d强度活性指数达到85％以上；

12、所述硅微粉的比表面积＞20000m2/kg，且硅微粉中sio2含量达到90wt％以上。

13、进一步地，所述废弃粗石料为白云石和/或大理石加工废弃的石料，所述废弃粗石料中碳酸盐矿物含量在80wt％以上；

14、所述废弃粗石料为5～10mm的连续粒级的颗粒。

15、进一步地，所述废弃细石料为白云石和/或大理石加工废弃的石料，所述废弃细石料中碳酸盐矿物含量在80wt％以上；

16、所述废弃细石料为粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数2.6～2.8。

17、本发明第二方面提供一种上述多元固废混凝土路沿石材料的制备方法，包括以下步骤：

18、s1：在混合容器中将水泥、工业固废掺合料、废弃粗石料、废弃细石料充分混合成干料，然后加入水搅拌成混凝土拌合物；

19、s2：将s1中得到的混凝土拌合物布料在密闭成型模具内，在真空负压条件下，将所述混凝土拌合物进行压滤除水，得到混凝土路沿石成型体；

20、s3：将s2中得到的混凝土路沿石成型体脱模置于码垛堆放，经养护、抛光和打磨后得到多元固废混凝土路沿石材料成品。

21、进一步地，s1中，水泥、工业固废掺合料、废弃粗石料、废弃细石料的混合时间为4～6min；

22、s1中，加入水后的搅拌时间为30～120s。

23、进一步地，s2中，采用的真空负压条件为≤0.07mpa。

24、进一步地，s2中，压滤除水的压力为12～16mpa，压滤除水的保压时间为100～220s。

25、进一步地，s3中，所述养护的温度为25～37℃；所述养护时环境的相对湿度为100％；

26、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

27、1)本发明提供的多元固废混凝土路沿石，采用矿渣粉、钢渣粉、硅微粉等工业固废和白云石或大理石等矿物加工废弃的石料作为混凝土的原材料，能够大掺量利用固体废弃物，结合真空负压压滤成型工艺，实现了环境友好型混凝土路沿石的低成本、短周期、高性能生产，适合大规模推广。

28、2)本发明压滤前可提高单位用水量以保证混凝土拌合物工作性，负压去水后大幅降低了混凝土拌合物水灰比，减少多余水分所带来的毛细孔和微裂缝数量，加压过程也增强了拌合物在较大稠度条件下的密实度，有利于提高混凝土路沿石制品的力学性能；

29、3)混凝土路沿石成型过程无需掺入外加剂，降低了材料成本；

30、4)压滤后即可脱模，提高了模具周转速率，使生产效率大幅提高。

技术特征：

1.一种多元固废混凝土路沿石材料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：

2.根据权利要求1所述的一种多元固废混凝土路沿石材料，其特征在于，所述水泥为p·o 42.5水泥。

3.根据权利要求1所述的一种多元固废混凝土路沿石材料，其特征在于，所述工业固废掺合料由矿渣粉、钢渣粉、硅微粉复配而成，各组分按重量份数计为：

4.根据权利要求3所述的一种多元固废混凝土路沿石材料，其特征在于，所述矿渣粉的比表面积＞1000m2/kg，且28d强度活性指数达到95％以上；

5.根据权利要求1所述的一种多元固废混凝土路沿石材料，其特征在于，所述废弃粗石料为白云石和/或大理石加工废弃的石料，所述废弃粗石料中碳酸盐矿物含量在80wt％以上；

6.根据权利要求1所述的一种多元固废混凝土路沿石材料，其特征在于，所述废弃细石料为白云石和/或大理石加工废弃的石料，所述废弃细石料中碳酸盐矿物含量在80wt％以上；

7.一种如权利要求1中所述的多元固废混凝土路沿石材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种多元固废混凝土路沿石材料的制备方法，其特征在于，s1中，水泥、工业固废掺合料、废弃粗石料、废弃细石料的混合时间为4～6min；

9.根据权利要求7所述的一种多元固废混凝土路沿石材料的制备方法，其特征在于，s2中，采用的真空负压条件为≤0.07mpa。

10.根据权利要求7所述的一种多元固废混凝土路沿石材料的制备方法，其特征在于，s2中，压滤除水的压力为12～16mpa，压滤除水的保压时间为100～220s。

技术总结
本发明涉及一种多元固废混凝土路沿石材料及其制备方法，组成包括水泥210～285份、工业固废掺合料209～285份、废弃粗石料492～510份、废弃细石料984～1027份、水231～243份；制备时将原料混合得到混凝土拌合物，然后将拌合物布料在密闭成型模具内，在真空负压条件下，将混凝土拌合物进行压滤除水并得到混凝土路沿石成型体，然后脱模置于码垛堆放，再经养护、抛光和打磨后得到多元固废混凝土路沿石成品。与现有技术相比，本发明制备的多元固废混凝土路沿石属于环境友好型路沿石，具有强度高、生产效率高、生产成本低的优势，同时极大提高了矿山固体废弃物和工业固体废弃物的资源化利用率，符合节约能源、节约资源的战略需求。

技术研发人员：周朋,朱浩天,马国松,杨庆国,赵双林,赵江民,陈晓明,宋昱宇,王长敏,王皓,崔立朕,郭礼涛,袁朋清,乔伟
受保护的技术使用者：中铁二十五局集团第五工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13