一种基于建筑固废再生骨料的泡沫沥青混凝土及其制备方法与流程

本发明属于道路工程，具体涉及一种基于建筑固废再生骨料的泡沫沥青混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、在道路工程领域，国内外已经开始将建筑固废用于道路的基层或者底基层，且近些年来已经取得了较大的进展。将建筑固废回收再利用并应用于道路工程中，可以有效地解决砂、石、土等自然资源短缺以及建筑固废大量堆放引起的环境污染等问题。虽然国内外对建筑固废的路用性能等方面的研究取得了不少的成果，但是也存在许多不足之处。面临着应用领域受限、产品附加值低、利用率不高等诸多难题。尤其是作为再生骨料使用时，一般只用于道路基层，此举虽然对再生骨料的利用率较高，但是附加值却很低，无法完全发挥出再生骨料的价值。这其中最主要的应用就是在泡沫沥青混凝土方面的应用。

2、泡沫沥青是一种发泡状态下的沥青材料，高温沥青通过发泡装置和少量冷水接触，沥青表面积和体积变大几倍甚至几十倍，进而形成大小不同但分布较均匀的泡沫材料。现阶段的泡沫沥青主要应用于再生领域，将废旧沥青面层的回收料(rap)与泡沫沥青拌和形成泡沫沥青再生混合料，通过碾压形成泡沫沥青混凝土，主要应用于道路基层。泡沫沥青混合料与热拌沥青混合料相比，泡沫沥青混合料拌合过程中产生的co2可减少30％，烟尘排放量可减少50％～60％，能源消耗只有热拌沥青混合料的70％，但是由于集料的性能较低，一般只能使用在沥青路面的较低层位(下面层或柔性基层)。

3、建筑固废再生骨料存在微裂纹多、吸水率大和品质差等的缺陷，对其进行强化改性是以一个重要的方法。改性强化再生骨料的方法有：物理强化(主要就是机械研磨)、化学强化(主要是化学浆液的浸泡)和纳米强化(主要是纳米材料的填充)。物理强化通常需要用到一些特殊的机械，操作较为繁杂，对再生骨料的性能提升有限；化学强化对环境污染较大，改善效果有限；应用效果及综合效益较好的是纳米强化，主要利用纳米材料的微集料作用可填充再生骨料表面和内部裂缝，同时纳米材料活性极高，可与骨料的旧水泥浆界面孔隙内部富集的ca(oh)2发生二次水化反应，其生成物c-s-h凝胶能够充分填充孔隙并改善旧水泥浆界面，这其中尤以纳米sio2强化效果最好，但该种方法不够经济且改性效果还有提升空间。

4、目前，采用全新配置的纳米强化液造成了额外的材料浪费与环境污染，而且单一的强化处理对回收骨料的性能提升也非常有限。寻找一种在经济上、性能上具有实际应用价值的技术，是解决再生骨料强化问题的关键。化工行业在生产过程中会产生大量的高ph值的含硅酸盐废水，通常使用的水处理剂如聚合铝(pac)、聚丙烯酰胺(pam)及聚丙烯酸等物质对该废水中悬浮固体的脱除无效果或效果很差，处理较为困难。此类废水的处理尚未见系统报道。经过本技术的研究，这种含硅酸盐的废水通过一定的技术手段对建筑固废再生骨料具有明显的强化作用。

5、魏红俊，等在《化学强化对再生粗骨料性能的改性研究》中，明确了纳米sio2和硅酸钠对再生粗骨料的强化作用，通过纳米sio2和硅酸钠最佳强化条件处理后再生粗骨料吸水率分别降低29.9％和16.4％，压碎指标分别降低29.7％和16.4％，表观密度和堆积密度得到提高，接近于天然骨料水平，强化效果顺序为纳米sio2＞硅酸钠。中国专利(cn202211359790.3)一种强化再生骨料的方法，公开了“采用先酸浸泡化学处理，再蒸压处理，最后球磨机械处理的三处理方法”，采用“三处理法”显著提高再生骨料的物理性能和自身强度，但是“酸浸泡”会增加环境成本和设备成本，不具有实际应用的价值。中国专利(cn202211422984.3)基于有机胺的建筑固废再生骨料快速碳化方法，公开了“利用有机胺固定co2提高再生骨料炭化率的方法”，有机胺的化学化学键合作用具有比较明显的优势，既可以和再生骨料发生化学反应也可以和环境中的co2发生反应，但是有机胺的应用会增加再生骨料的处理成本，并不具有明显的经济应用价值。中国专利(cn202211030326.x)一种利用纳米分散液和化学溶液复合强化再生骨料的方法，公开了利用纳米sio2和氢氧化钙复合强化再生骨料的方法(纳米分散液和化学溶液复合强化)，虽然强化效果比较明显，但是依旧采用的新配置的强化材料，成本上并没有明显优势。

6、泡沫沥青与建筑固废再生骨料的结合，可以大幅度的降低路面的造价，减少建设期的碳排放及能源消耗，但是，建筑固废再生骨料在沥青粘附性、骨料性能方面的缺陷，导致利用建筑固废再生骨料制备的泡沫沥青混凝土性能上有一低缺陷，影响了其应用领域与范围。

7、针对建筑固废再生骨料及其制备的泡沫沥青混凝土在应用性能上的缺陷，本发明提供一种一种基于建筑固废再生骨料的泡沫沥青混凝土及其制备方法，旨在改善建筑固废再生骨料及其制备的泡沫沥青混凝土的性能。

技术实现思路

1、本发明的一种基于建筑固废再生骨料的泡沫沥青混凝土及其制备方法，包含如下组分：

2、建筑固废再生骨料99～101份、水泥0.5～2.0份、石灰0.5～1.5份、纤维0.1～0.5份、水10～13份、泡沫沥青2.5～4.5份；

3、其中，建筑固废再生骨料的制备包含如下步骤：

4、第一步，浸泡，将含硅酸盐废水和建筑固废再生骨料放入密闭混合装置内，使含硅酸盐废水完全浸没建筑固废再生骨料1～2cm，常温常压状态下浸泡处理4～7h；

5、第二步，混合，向第一步浸泡处理后的密闭混合装置内充入co2气体，达到0.5～1.0mpa时，常温加压状态下混合处理36～60h，混合处理期间每间隔4h补充一次co2气体保证密闭混合装置内的压力为0.5～1.0mpa，密闭混合装置的转速为25～35r/min；

6、第三步，清洗，将第二步混合处理后的密闭混合装置内的含硅酸盐废水排出，用清水冲洗建筑固废再生骨料；

7、第四步，干燥，将第三步清洗处理后的建筑固废再生骨料放出，烘干或自然晾干，得到含硅酸盐废水强化的建筑固废再生骨料。

8、其中，所述的含硅酸盐废水为化工生产时产生的含有硅酸盐的废水，ph值为12～14，其中含有的硅酸盐以sio2计为15～20g/l；建筑固废再生骨料为废弃混凝土块经过破碎、筛分、清洗、干燥之后形成的再生石料。

9、一种基于建筑固废再生骨料的泡沫沥青混凝土的其制备方法，包含如下步骤：

10、第一步，将建筑固废再生骨料99-101份、水泥0.5份～2.0份、石灰0.5份～1.5份、纤维0.1份～0.5份搅拌均匀；

11、第二步，在第一步得到的物料中加水10份～13份继续拌合均匀；

12、第三步，在第二步得到的物料中加入泡沫沥青2.5份～4.5份继续拌合均匀；

13、第四步，将第三步得到物料压实，得到基于建筑固废再生骨料的泡沫沥青混凝土。

14、本发明具有以下优势。

15、1、经济环保

16、采用含硅酸盐废水处理建筑固废再生骨料，强化再生骨料的同时降低了废水的危害程度，替废水产生单位节省了废水储存、处理的费用，也替再生骨料生产单位节省了采购强化原料的费用对两种废弃物进行巧妙的结合，使其发挥各自的价值，降低了废弃物的对环境的污染，创造了新的价值。

17、2、提升建筑固废再生骨料的性能

18、采用含硅酸盐废水处理建筑固废再生骨料，创新性的将硅酸盐强化与二氧化硅强化结合，常压强化与加压强并举，有效提升回收骨料的应用性能。回收骨料的吸水率最高可提升约65.6％、压碎值最高可提升约30.6％。

19、3、提升泡沫沥青混凝土整体性能

20、采用含硅酸盐废水处理建筑固废再生骨料提升了建筑固废再生骨料与沥青的粘附性，采用该建筑固废再生骨料制备泡沫沥青混凝土，提升了泡沫沥青混凝土的整体性能，未冻融劈裂强度可达到0.56mpa左右，较未强化的建筑固废再生骨料制备的泡沫沥青混凝土提升36.6％；冻融后劈裂强度可达0.51mpa左右，较未强化的建筑固废再生骨料制备的泡沫沥青混凝土提升45.7％；60℃动稳定度达到25500次左右，较未强化的建筑固废再生骨料制备的泡沫沥青混凝土提升19.7％，虽然还不能达到天然石料的级别，但是都有明显的提升。