利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料及其制备方法与流程

本发明属于水泥稳定层用材料的技术领域，具体涉及一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料及其制备方法。

背景技术：

水稳层是水泥稳定碎石层的简称，即采用水泥固结级配碎石，通过压实，养护完成。水稳的配合比应事先在实验室内进行配合比试配，以确定水泥掺量和粗细集料比例，同时确定最大干密度。量大可采用水稳搅拌站拌合。

水稳材料主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成。

然而目前市面上的水稳层的集料大多采用矿山碎石作为原料，而建筑垃圾作为废料常被丢弃或者用于填埋，造成了资源的浪费，且市面上的水稳层在使用时，其力学性能和热学性能较差，缩短了使用寿命，故此亟需开发一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料来解决现有技术中的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料，其原料按重量份包括：粗集料60-70份、细集料50-70份、粉煤灰10-20份、水泥4-8份、水泥助剂a6-10份、水泥助剂b8-12份、水泥助剂c1-3份、水1-3份。

优选地，所述水泥助剂c的原料按重量份包括：米糠蜡4-8份、棕榈蜡2-5份、玉米淀粉3-6份、去离子水5-15份、质量分数为3-5％的氢氧化钠溶液2-5份、质量分数为3-5％的环氧氯丙烷4-8份、十二烷基苯磺酸钠2-4份、三乙醇胺3-6份、过硫酸钾1-4份、过硫酸铵3-6份、邻苯基苯酚1-5份、甲基丙烯酸羟丙酯3-6份。

优选地，所述水泥助剂c按如下工艺进行制备：将米糠蜡、棕榈蜡、玉米淀粉和去离子水混合均匀，然后加入质量分数为3-5％的氢氧化钠溶液和质量分数为3-5％的环氧氯丙烷混合均匀，升温至80-100℃，保温1-3h，然后加入十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺混合均匀，升温至90-110℃，保温1-3h，然后降温至60-70℃，然后加入过硫酸钾、过硫酸铵、邻苯基苯酚和甲基丙烯酸羟丙酯混合均匀，升温至80-90℃，保温0.5-1.5h，降温至30-40℃，冷却至室温得到水泥助剂c。

优选地，水泥助剂a按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份滑石粉加入到100份水中，以100-250r/min的转速搅拌加热至65-75℃，保温20-40min，滴加30-50份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为40-60min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10-15wt％,以200-350r/min的转速搅拌反应3-5h，过滤后烘干得到水泥助剂a。

优选地，所述水泥助剂b按照以下工艺进行制备：按重量份将10-15份纳米二氧化硅加入到26-40份甲苯中，超声分散50-60min，加入3-5份硅烷偶联剂，超声10-15min，加热至80-85℃，保温搅拌8-10h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入25-40份甲苯中，加热至70-75℃，通入n2，滴加10-18份过硫酸铵水溶液，滴加时间为50-60min，然后加入60-80份苯乙烯，调节温度为70-75℃，保温搅拌10-15h，抽滤，干燥，在68-75℃条件下用甲醇抽提10-12h，用丙酮抽提35-45h后干燥得到水泥助剂b。

优选地，所述粗集料为采用两级反击式或锤式破碎机加工得到的建筑垃圾破碎骨料，所述建筑垃圾破碎骨料的压碎值≤26％，针片状含量≤15％，0.075mm以下粉尘含量≤1.2％，软石含量≤3％；所述细集料为天然砂。

优选地，所述粗集料与细集料混合形成的混合料的级配范围为：过31.5mm方孔筛为100wt％，通过26.5mm方孔筛为95-100wt％，通过19.0mm方孔筛为75-85wt％，通过16.0mm方孔筛为66-77wt％，通过9.5mm方孔筛为46-58wt％，通过4.75mm方孔筛为28-38wt％，通过2.36mm方孔筛为20-28wt％，通过1.18mm方孔筛为11-19wt％，通过0.6mm方孔筛为8-15wt％，通过0.3mm方孔筛为5-11wt％，通过0.15mm方孔筛为3-8wt％，通过0.075mm方孔筛为0-5wt％。

本发明还提出一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的制备方法，按如下工艺进行制备：将粗集料、细集料和粉煤灰混合均匀，于120-140℃干燥4-8h，接着粉碎成30-40目的颗粒，然后加入水泥助剂a、水泥助剂b、水泥助剂c和水混合均匀，升温至120-160℃，保温20-40min，于1500-2500r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温得到利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料。

本发明具有以下有益效果：

本发明的利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料以建筑垃圾为主料，以粉煤灰、水泥助剂a、水泥助剂b和水泥助剂c为助剂，助剂的作用提高了该稳定层用材料的拉伸强度和应力，具有优异的力学性能和热学性能，运用到水泥稳定层中可以有效提高水泥稳定层在使用时的力学稳定性。

其中，水泥助剂a在利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料中分散性好，水泥助剂a的颗粒起到应力集中的作用，与高岭土配合使用提高了水泥助剂a的强度，水泥助剂a可以起到交联点的作用，在受到外力作用时，可以辐射能量和吸收外来能量，同时由于分布均匀的粒子可以与利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料一起运动，从而可以使利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的拉伸性能有所增强，柠檬酸与滑石粉表面发生了化学键接，这种键接导致滑石粉与利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料体间相容性增加，进而提高了利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的冲击、拉伸性能和加工流动性，起到了增韧增强的作用；水泥助剂b中，纳米二氧化硅本身介电常数比较大，填入到利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料中后会在表面形成二氧化硅层，起到很好的介电效果，使利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的场强击穿强度得到明显的增强，添加水泥助剂b，利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的结晶性得到了提高，改性纳米二氧化硅促进了利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料结晶作用，发生异相成核，改变了利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的晶型，提高了其力学性能和热学性能。

通过将米糠蜡、棕榈蜡、玉米淀粉和去离子水混合均匀，然后加入氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷混合均匀，升温，保温，然后加入十二烷基苯磺酸钠和三乙醇胺混合均匀，升温，保温，然后降温后加入过硫酸钾、过硫酸铵、邻苯基苯酚和甲基丙烯酸羟丙酯混合均匀，升温，保温，降温，冷却至室温得到，其利用了米糠蜡、棕榈蜡和玉米淀粉在碱性作用下，并添加环氧氯丙烷引入氯原子，且在过硫酸钾和过硫酸铵的引发作用下，实现了与邻苯基苯酚和甲基丙烯酸羟丙酯结合，利用了米糠蜡、棕榈蜡和玉米淀粉的黏性，以及邻苯基苯酚和甲基丙烯酸羟丙酯的不饱和键，在硅烷偶联剂kh-570的接枝作用下，实现了与主料的有效结合，进一步提高了本发明水泥稳定层材料的成型效果。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

在实施例中，一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料，其原料按重量份包括：粗集料60-70份、细集料50-70份、粉煤灰10-20份、水泥4-8份、水泥助剂a6-10份、水泥助剂b8-12份、水泥助剂c1-3份、水1-3份。

所述粗集料为采用两级反击式或锤式破碎机加工得到的建筑垃圾破碎骨料，所述建筑垃圾破碎骨料的压碎值≤26％，针片状含量≤15％，0.075mm以下粉尘含量≤1.2％，软石含量≤3％；所述细集料为天然砂。

所述粗集料与细集料混合形成的混合料的级配范围为：过31.5mm方孔筛为100wt％，通过26.5mm方孔筛为95-100wt％，通过19.0mm方孔筛为75-85wt％，通过16.0mm方孔筛为66-77wt％，通过9.5mm方孔筛为46-58wt％，通过4.75mm方孔筛为28-38wt％，通过2.36mm方孔筛为20-28wt％，通过1.18mm方孔筛为11-19wt％，通过0.6mm方孔筛为8-15wt％，通过0.3mm方孔筛为5-11wt％，通过0.15mm方孔筛为3-8wt％，通过0.075mm方孔筛为0-5wt％。

所述水泥助剂c按如下工艺进行制备：按重量份将4-8份米糠蜡、2-5份棕榈蜡、3-6份玉米淀粉和5-15份去离子水混合均匀，然后加入2-5份质量分数为3-5％的氢氧化钠溶液和4-8份质量分数为3-5％的环氧氯丙烷混合均匀，升温至80-100℃，保温1-3h，然后加入2-4份十二烷基苯磺酸钠和3-6份三乙醇胺混合均匀，升温至90-110℃，保温1-3h，然后降温至60-70℃，然后加入1-4份过硫酸钾、3-6份过硫酸铵、1-5份邻苯基苯酚和3-6份甲基丙烯酸羟丙酯混合均匀，升温至80-90℃，保温0.5-1.5h，降温至30-40℃，冷却至室温得到水泥助剂c。

水泥助剂a按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份滑石粉加入到100份水中，以100-250r/min的转速搅拌加热至65-75℃，保温20-40min，滴加30-50份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为40-60min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10-15wt％,以200-350r/min的转速搅拌反应3-5h，过滤后烘干得到水泥助剂a。

所述水泥助剂b按照以下工艺进行制备：按重量份将10-15份纳米二氧化硅加入到26-40份甲苯中，超声分散50-60min，加入3-5份硅烷偶联剂，超声10-15min，加热至80-85℃，保温搅拌8-10h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入25-40份甲苯中，加热至70-75℃，通入n2，滴加10-18份过硫酸铵水溶液，滴加时间为50-60min，然后加入60-80份苯乙烯，调节温度为70-75℃，保温搅拌10-15h，抽滤，干燥，在68-75℃条件下用甲醇抽提10-12h，用丙酮抽提35-45h后干燥得到水泥助剂b。

本发明还提出一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的制备方法，按如下工艺进行制备：将粗集料、细集料和粉煤灰混合均匀，于120-140℃干燥4-8h，接着粉碎成30-40目的颗粒，然后加入水泥助剂a、水泥助剂b、水泥助剂c和水混合均匀，升温至120-160℃，保温20-40min，于1500-2500r/min转速搅拌20-40min，冷却至室温得到利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料。

实施例1

一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料，其原料按重量份包括：粗集料65份、细集料60份、粉煤灰15份、水泥6份、水泥助剂a8份、水泥助剂b10份、水泥助剂c2份、水2份。

所述粗集料为采用两级反击式或锤式破碎机加工得到的建筑垃圾破碎骨料，所述建筑垃圾破碎骨料的压碎值≤26％，针片状含量≤15％，0.075mm以下粉尘含量≤1.2％，软石含量≤3％；所述细集料为天然砂。

所述粗集料与细集料混合形成的混合料的级配范围为：过31.5mm方孔筛为100wt％，通过26.5mm方孔筛为95-100wt％，通过19.0mm方孔筛为75-85wt％，通过16.0mm方孔筛为66-77wt％，通过9.5mm方孔筛为46-58wt％，通过4.75mm方孔筛为28-38wt％，通过2.36mm方孔筛为20-28wt％，通过1.18mm方孔筛为11-19wt％，通过0.6mm方孔筛为8-15wt％，通过0.3mm方孔筛为5-11wt％，通过0.15mm方孔筛为3-8wt％，通过0.075mm方孔筛为0-5wt％。

所述水泥助剂c按如下工艺进行制备：按重量份将6份米糠蜡、3.5份棕榈蜡、4.5份玉米淀粉和10份去离子水混合均匀，然后加入3.5份质量分数为4％的氢氧化钠溶液和6份质量分数为4％的环氧氯丙烷混合均匀，升温至90℃，保温2h，然后加入3份十二烷基苯磺酸钠和4.5份三乙醇胺混合均匀，升温至100℃，保温2h，然后降温至65℃，然后加入2.5份过硫酸钾、4.5份过硫酸铵、3份邻苯基苯酚和4.5份甲基丙烯酸羟丙酯混合均匀，升温至85℃，保温1h，降温至35℃，冷却至室温得到水泥助剂c。

水泥助剂a按照以下工艺进行制备：按重量份将25份滑石粉加入到100份水中，以150r/min的转速搅拌加热至70℃，保温30min，滴加40份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为50min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为13wt％,以300r/min的转速搅拌反应4h，过滤后烘干得到水泥助剂a。

所述水泥助剂b按照以下工艺进行制备：按重量份将13份纳米二氧化硅加入到35份甲苯中，超声分散55min，加入4份硅烷偶联剂，超声13min，加热至83℃，保温搅拌9h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入30份甲苯中，加热至72℃，通入n2，滴加14份过硫酸铵水溶液，滴加时间为55min，然后加入70份苯乙烯，调节温度为73℃，保温搅拌13h，抽滤，干燥，在70℃条件下用甲醇抽提11h，用丙酮抽提40h后干燥得到水泥助剂b。

本发明还提出一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的制备方法，按如下工艺进行制备：将粗集料、细集料和粉煤灰混合均匀，于130℃干燥6h，接着粉碎成35目的颗粒，然后加入水泥助剂a、水泥助剂b、水泥助剂c和水混合均匀，升温至140℃，保温30min，于2000r/min转速搅拌30min，冷却至室温得到利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料。

实施例2

一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料，其原料按重量份包括：粗集料60份、细集料70份、粉煤灰10份、水泥8份、水泥助剂a6份、水泥助剂b12份、水泥助剂c1份、水3份。

所述粗集料为采用两级反击式或锤式破碎机加工得到的建筑垃圾破碎骨料，所述建筑垃圾破碎骨料的压碎值≤26％，针片状含量≤15％，0.075mm以下粉尘含量≤1.2％，软石含量≤3％；所述细集料为天然砂。

所述粗集料与细集料混合形成的混合料的级配范围为：过31.5mm方孔筛为100wt％，通过26.5mm方孔筛为95-100wt％，通过19.0mm方孔筛为75-85wt％，通过16.0mm方孔筛为66-77wt％，通过9.5mm方孔筛为46-58wt％，通过4.75mm方孔筛为28-38wt％，通过2.36mm方孔筛为20-28wt％，通过1.18mm方孔筛为11-19wt％，通过0.6mm方孔筛为8-15wt％，通过0.3mm方孔筛为5-11wt％，通过0.15mm方孔筛为3-8wt％，通过0.075mm方孔筛为0-5wt％。

所述水泥助剂c按如下工艺进行制备：按重量份将4份米糠蜡、5份棕榈蜡、3份玉米淀粉和15份去离子水混合均匀，然后加入2份质量分数为5％的氢氧化钠溶液和4份质量分数为5％的环氧氯丙烷混合均匀，升温至80℃，保温3h，然后加入2份十二烷基苯磺酸钠和6份三乙醇胺混合均匀，升温至90℃，保温3h，然后降温至60℃，然后加入4份过硫酸钾、3份过硫酸铵、5份邻苯基苯酚和3份甲基丙烯酸羟丙酯混合均匀，升温至90℃，保温0.5h，降温至40℃，冷却至室温得到水泥助剂c。

水泥助剂a按照以下工艺进行制备：按重量份将20份滑石粉加入到100份水中，以250r/min的转速搅拌加热至65℃，保温40min，滴加30份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为60min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10wt％,以350r/min的转速搅拌反应3h，过滤后烘干得到水泥助剂a。

所述水泥助剂b按照以下工艺进行制备：按重量份将10份纳米二氧化硅加入到40份甲苯中，超声分散50min，加入5份硅烷偶联剂，超声10min，加热至85℃，保温搅拌8h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入40份甲苯中，加热至70℃，通入n2，滴加18份过硫酸铵水溶液，滴加时间为50min，然后加入80份苯乙烯，调节温度为70℃，保温搅拌15h，抽滤，干燥，在68℃条件下用甲醇抽提12h，用丙酮抽提35h后干燥得到水泥助剂b。

本发明还提出一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的制备方法，按如下工艺进行制备：将粗集料、细集料和粉煤灰混合均匀，于120℃干燥8h，接着粉碎成30目的颗粒，然后加入水泥助剂a、水泥助剂b、水泥助剂c和水混合均匀，升温至160℃，保温20min，于2500r/min转速搅拌20min，冷却至室温得到利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料。

实施例3

一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料，其原料按重量份包括：粗集料70份、细集料50份、粉煤灰20份、水泥4份、水泥助剂a10份、水泥助剂b8份、水泥助剂c3份、水1份。

所述粗集料为采用两级反击式或锤式破碎机加工得到的建筑垃圾破碎骨料，所述建筑垃圾破碎骨料的压碎值≤26％，针片状含量≤15％，0.075mm以下粉尘含量≤1.2％，软石含量≤3％；所述细集料为天然砂。

所述粗集料与细集料混合形成的混合料的级配范围为：过31.5mm方孔筛为100wt％，通过26.5mm方孔筛为95-100wt％，通过19.0mm方孔筛为75-85wt％，通过16.0mm方孔筛为66-77wt％，通过9.5mm方孔筛为46-58wt％，通过4.75mm方孔筛为28-38wt％，通过2.36mm方孔筛为20-28wt％，通过1.18mm方孔筛为11-19wt％，通过0.6mm方孔筛为8-15wt％，通过0.3mm方孔筛为5-11wt％，通过0.15mm方孔筛为3-8wt％，通过0.075mm方孔筛为0-5wt％。

所述水泥助剂c按如下工艺进行制备：按重量份将8份米糠蜡、2份棕榈蜡、6份玉米淀粉和5份去离子水混合均匀，然后加入5份质量分数为3％的氢氧化钠溶液和8份质量分数为3％的环氧氯丙烷混合均匀，升温至100℃，保温1h，然后加入4份十二烷基苯磺酸钠和3份三乙醇胺混合均匀，升温至110℃，保温1h，然后降温至70℃，然后加入1份过硫酸钾、6份过硫酸铵、1份邻苯基苯酚和6份甲基丙烯酸羟丙酯混合均匀，升温至80℃，保温1.5h，降温至30℃，冷却至室温得到水泥助剂c。

水泥助剂a按照以下工艺进行制备：按重量份将30份滑石粉加入到100份水中，以100r/min的转速搅拌加热至75℃，保温20min，滴加50份柠檬酸溶液，滴加柠檬酸溶液的时间为40min，柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为15wt％,以200r/min的转速搅拌反应5h，过滤后烘干得到水泥助剂a。

所述水泥助剂b按照以下工艺进行制备：按重量份将15份纳米二氧化硅加入到26份甲苯中，超声分散60min，加入3份硅烷偶联剂，超声15min，加热至80℃，保温搅拌10h，降温后离心、干燥得到中间纳米二氧化硅；将中间纳米二氧化硅加入25份甲苯中，加热至75℃，通入n2，滴加10份过硫酸铵水溶液，滴加时间为60min，然后加入60份苯乙烯，调节温度为75℃，保温搅拌10h，抽滤，干燥，在75℃条件下用甲醇抽提10h，用丙酮抽提45h后干燥得到水泥助剂b。

本发明还提出一种利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料的制备方法，按如下工艺进行制备：将粗集料、细集料和粉煤灰混合均匀，于140℃干燥4h，接着粉碎成40目的颗粒，然后加入水泥助剂a、水泥助剂b、水泥助剂c和水混合均匀，升温至120℃，保温40min，于1500r/min转速搅拌40min，冷却至室温得到利用建筑垃圾制备的水泥稳定层材料。

以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

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