含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料及其应用方法与流程

本发明涉及道路材料、资源循环利用等领域，尤其涉及一种含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料及其应用方法。

背景技术：

1、在道路工程材料领域，以道路路面胶凝材料、砂子、石子为主要原料，加入水搅拌均匀，制备道路路面混凝土，经浇筑、振捣、收面、养护等工序，形成道路路面。常用的道路路面胶凝材料一般为通用硅酸盐水泥，主要以硅酸盐水泥熟料加入一定比例的混合材和少量石膏，经配料，混合粉磨而制得。而硅酸盐水泥熟料的生产需要在1400℃左右的高温下烧制而成，每生产一吨水泥熟料，将排放860kg的二氧化碳。此外使用硅酸盐水泥作为道路路面胶凝材料，因道路路面体积大，而水泥水化热量高，路面混凝土体积收缩大，往往产生较多的裂缝，影响工程质量和通行安全。

2、随着我国基础设施建设的飞速发展，公路路面胶凝材料的需求不断增加。众多学者正不断尝试以工业固体废渣经二次处理后部分或完全替代硅酸盐水泥等路面胶凝材料，降低道路胶材总水化热，减少裂缝产生，并且也成为规模化消纳大宗固体废物的有效途径。

3、在实现本发明的过程中，申请人发现传统的道路路面胶凝材料存在凝结水化热高、裂缝多的问题，而工业固体废渣做胶凝材料存在凝结时间慢、性能不稳定等问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、有鉴于此，本发明期望至少部分解决上述技术问题中的其中之一。

3、(二)技术方案

4、本发明第一个方面中，提供了一种道路路面胶凝材料，包括：焦化烟气干法脱硫灰，其质量百分比介于10％～40％之间；矿渣粉，其质量百分比介于10％～60％之间；钢渣粉，其质量百分比介于10％～40％之间；锅炉飞灰，其质量百分比介于10％～20％之间；改性剂，其质量百分比介于1.05％～5％之间。

5、本发明第二个方面中，提供了一种如上含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料的应用方法，包括：步骤a，将矿渣、钢渣烘干至含水率不大于1％；步骤b，将焦化烟气干法脱硫灰、矿渣，钢渣、锅炉飞灰、改性剂按比例混合均匀；步骤c，对混合样品进行研磨，得到道路路面胶凝材料；步骤d，将所述道路路面胶凝材料与砂子、石子、外加剂、水混合，得到道路路面混凝土。

6、(三)有益效果

7、从上述技术方案可知，本发明相对于现有技术至少具有以下有益效果之一：

8、(1)半干法脱硫灰主要成分为脱硫产物及少量未反应的脱硫剂，其中含有大量的亚硫酸钙对胶凝材料的稳定性有着不利影响，一般掺量不超过10％，难以大宗量利用；而本发明采用焦化烟气干法脱硫灰主要成分为硬石膏，不影响胶凝材料的性能，掺量在40％时仍能达到道路路面胶凝材料的要求。

9、(2)作为本发明道路路面胶凝材料的主要组成之一，选用硬石膏和高活性氢氧化钙两者质量百分比大于70％的焦化烟气干法脱硫灰，高活性氢氧化钙为胶凝材料水化反应提供了碱性条件，促进矿渣粉及钢渣粉中c3s、c2s的水化，硬石膏中的so42-继续促进钙矾石的形成，在道路路面胶凝材料体系具有很好的双激发作用，显著提高胶凝材料早期强度、并缩短凝结时间。

10、可见，本发明通过优化工业固废的种类和掺量，利用焦化烟气干法脱硫灰中碱激发和硫酸盐激发双重理论，充分发挥固废间的协同耦合激发效应，制备出具有早期强度高、凝结时间短、水化放热低、体积稳定性好、抗硫酸盐侵蚀能力强、后期强度持续增长且无干缩开裂现象的道路路面胶凝材料，解决了现有技术道路路面胶凝材料早期强度低、凝结时间慢带来的工程施工难题。

11、(3)在确定质量百分比的前提下，探索焦化烟气干法脱硫灰、矿渣粉、钢渣粉、锅炉飞灰的最优化材料细度，在该最优化材料细度的条件下，焦化烟气干法脱硫灰中的硬石膏和氢氧化钙的双激发作用能够充分发挥，两者与矿渣粉、钢渣粉、锅炉飞灰等协同作用，得到能够匹敌传统道路硅酸盐水泥的道路路面胶凝材料。

12、(4)选择无机有机改性剂对道路路面胶凝材料的初始状态进行调整，通过降低粘性、提高流动度和工作性，促进各材料的协同效应，在实际场景中进一步提高焦化烟气干法脱硫灰的用量。

13、(5)焦化烟气干法脱硫灰与矿渣粉、钢渣粉、锅炉飞灰一同制备的道路路用胶凝材料可以替代传统道路硅酸盐水泥，省去了熟料煅烧的环节，降低了碳排放，同时也降低了道路路面胶凝材料的生产成本。

技术特征：

1.一种含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的道路路面胶凝材料，其特征在于，所述焦化烟气干法脱硫灰中，硬石膏和氢氧化钙在焦化烟气干法脱硫灰中的质量百分比大于70％。

3.根据权利要求1所述的道路路面胶凝材料，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的道路路面胶凝材料，其特征在于，所述改性剂包括：

5.根据权利要求4所述的道路路面胶凝材料，其特征在于，

6.一种如权利要求1所述道路路面胶凝材料的应用方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述步骤d中，各组分质量比例为：含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料15％～25％，砂子25％～35％，石子35％～45％，外加剂0.5％～3％。

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于，所述步骤d中，所述道路路面混凝土的水胶比为0.3-0.45。

10.根据权利要求9所述的应用方法，其特征在于，所述外加剂包括以下材料中的两种或多种：木质磺酸盐、羟基乙叉二磷酸、丙烯酸、聚羧酸减水剂、柠檬酸钠、多聚磷酸钠。

技术总结
本发明提供了一种含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料及其应用方法。该含焦化烟气干法脱硫灰的道路路面胶凝材料包括：焦化烟气干法脱硫灰，其质量百分比介于10％～40％之间；矿渣粉，其质量百分比介于10％～60％之间；钢渣粉，其质量百分比介于10％～40％之间；锅炉飞灰，其质量百分比介于10％～20％之间；改性剂，其质量百分比介于1.05％～5％之间。本发明采用焦化烟气干法脱硫灰主要成分为硬石膏，不影响胶凝材料的性能，掺量在40％时仍能达到道路路面胶凝材料的要求。

技术研发人员：吴小缓,赵云鹏,廖述聪,张运,汪坤,彭建明
受保护的技术使用者：北京予知环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15