一种混凝土路面用固废沥青混合料及其制备方法与流程

2021-01-31 05:01:16|

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本发明属于建筑材料制备技术领域，特别涉及一种混凝土路面用固废沥青混合料及其制备方法。

背景技术：

近年来，我国在矿山开采、金属冶炼、煤炭发电、化工生产上取得了巨大进步，但同时也排出了大量的工业废渣。工业废渣如不利用，大量堆积不仅占用土地资源，还造成大气污染、土壤污染、水资源污染，如何利用这些工业废渣和尾矿成为待解决的问题。

虽然现阶段城市道路一般都采用沥青路面，沥青路面足够的力学性能，能承受车辆载荷施加到路面上的各种作用力，也具有一定的弹性和塑性变形能力，能承受应变而不破坏，也与汽车轮胎的附着力较好，可保证行车安全，也具有高度的减震性，可使汽车快速行驶，平稳而低噪声，同时维修工作比较简单，且沥青路面可再生利用。虽然沥青路面具有上述优点，但它对应的缺点也是我们需要注重解决的问题。例如由于车辆严重超载导致沥青面层缩裂，或者在寒冷季节，沥青面层中的平均温度低于断裂温度，面层也会发生断裂。同时在温度较高的季节，车流量较大时，沥青路面也会产生车辙，当积累到一定深度，也会存在安全隐患。因此如何找到一种温度稳定性好又能充分利用工业固废的沥青路面成为待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种混凝土路面用固废沥青混合料及其制备方法，该混合料利用多种固废代替部分细集料和粗集料，以该混合料铺设的混凝土路面温度稳定性好。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种混凝土路面用固废沥青混合料，包括以下重量份的原料：天然砂4-9份、机制砂4-9份、铁尾矿12-27份，石棉尾矿38.5-52.5份、玄武岩集料16.5-22.5份、沥青4-6份、沥青改性剂0.2-0.4份、改性脱硫灰3-5份、铁尾矿砂2-3份。

进一步地，所述沥青改性剂为石棉尾矿提取出氧化镁、氧化钙和氧化铁后的硅质酸浸渣。

进一步地，所述石棉尾矿是由下述级配粒径的颗粒并按下述重量份数比组成：2.36-4.7mm：4.7mm-9.5mm：9.5-19mm=10-20：20-30：20-30。

进一步地，所述天然砂、机制砂和铁尾矿粒径小于2.36mm。

所述的一种混凝土路面用固废沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

⑴将石棉尾矿破碎研磨筛选后粒径控制在：2.36-19mm，将铁尾矿破碎研磨筛选后粒径控制在：0.075-2.36mm，铁尾矿砂经研磨筛选后最大粒径小于0.3mm；

⑵将所述重量份沥青加热到140-150℃后，把所述重量份沥青改性剂缓慢倒入所述沥青内，整个过程持续搅拌，使所述沥青改性剂均匀散布在所述沥青中，搅拌时间为20-30min，得到改性沥青；

⑶将所述重量份的步骤⑴制得的石棉尾矿、铁尾矿和所述重量份的玄武岩集料、天然砂和机制砂加热140-160℃，并搅拌成均匀的集料后，加入改性沥青，并混合均匀搅拌，以150-180r/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌时间至少为15min，接着再加入所述重量份的改性脱硫灰和所述重量份的步骤⑴制得的铁尾矿砂，在高温下持续搅拌，搅拌时间至少为10min，最终得到固废沥青混合料。

进一步地，包括制备改性脱硫灰步骤：

将脱硫灰在炉中加热，加热温度为300℃，加热时间至少为30min，即可制得改性脱硫灰。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果是：

1）工业废渣如不利用，大量堆积不仅占用土地资源，还对环境造成极大的污染，本发明沥青混合料制备方法为固废破碎筛选-集料混合-加热搅拌-混合料拌制成型，该固废沥青混凝土路面包括面层、基层和底基层，面层采用三层沥青混凝凝土分层施工，并且在道路铺设过程中，采用沙砾碎石加钢渣混合料做底基层。以工业固废铁尾矿、石棉尾矿和钢渣为原料，制备固废沥青混凝土道路，充分利用它们的性能优势，制备沥青混合料和道路底基层，制得的沥青混合料具有良好的抵抗车辙变形能力和良好的温度稳定性，同时改性脱硫灰的掺入，可以提高沥青与集料之间的黏附性，具有良好的企业效益。既保证了沥青混合料的路用性能满足各项指标要求，又充分利用了固废，减少了尾矿堆放对环境的影响。

2）本发明沥青混合料的胶结料、细集料、填充料和粗集料中都掺入了不同程度的固废，使固废既代替了部分原料，同时又使得沥青混合料具有良好的路用性能。

3）本发明通过利用钢渣集料耐磨性好、棱角性丰富等性能优势，使钢渣集料替代底基层的部分沙砾碎石，达到节省材料和利用固废的目的，同时面层施工时采用下面层施工一半时开始中面层施工，同步推进，节省工期。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1：

一种混凝土路面用固废沥青混合料，包括以下重量份的原料：天然砂4份、机制砂9份、铁尾矿27份，石棉尾矿52.5份、玄武岩集料22.5份、沥青6份、沥青改性剂0.4份、改性脱硫灰5份、铁尾矿砂3份。

所述沥青改性剂为石棉尾矿提取出氧化镁、氧化钙和氧化铁后的硅质酸浸渣。

所述石棉尾矿做为粗集料是由下述级配粒径的颗粒并按下述重量份数比组成：2.36-4.7mm：4.7-9.5mm：9.5-19mm=10：30：30。

所述天然砂、机制砂和铁尾矿做为细集料，粒径均小于2.36mm。

所述一种混凝土路面用固废沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

⑴将石棉尾矿破碎研磨筛选后粒径控制在：2.36-19mm，将铁尾矿破碎研磨筛选后粒径控制在：0.075-2.36mm，铁尾矿砂经研磨筛选后最大粒径小于0.3mm；

⑵将所述6重量份沥青加热到140-150℃后，把所述0.4重量份沥青改性剂缓慢倒入所述沥青内，整个过程持续搅拌，使所述沥青改性剂均匀散布在所述沥青中，搅拌时间为20-30min，得到改性沥青；

⑶分别取步骤⑴制得的石棉尾矿52.5重量份、铁尾矿27重量份，和所述22.5重量份的玄武岩集料、4重量份天然砂和9重量份机制砂加热140-160℃，并搅拌成均匀的集料后，加入步骤⑵制得的改性沥青，并混合均匀搅拌，以150-180r/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌时间至少为15min，接着再加入所述5重量份的改性脱硫灰和所述3重量份的步骤⑴制得的铁尾矿砂，在高温下持续搅拌，搅拌时间至少为10min，最终得到固废沥青混合料。

所述一种混凝土路面用固废沥青混合料的制备方法，还包括制备改性脱硫灰步骤：

将脱硫灰在炉中加热，加热温度为300℃，加热时间至少为30min，即可制得改性脱硫灰。

利用所述的固废沥青混合料铺设的固废沥青混凝土路面的施工工艺，包括以下步骤：

①土基压实，压实系数≥0.94，采用15-16吨位压路机碾压，速度为3-5km/h；

②铺设底基层，底基层由50%破碎筛分后的钢渣集料和50%沙砾碎石组成，压实系数≥0.95，采用14吨位压路机，速度为3-5km/h；

③铺设基层，基层由骨架密实型稳定粒料类组成，采用15-18吨位压路机碾压，速度为3-5km/h；

④铺设面层，面层采用中面层和下面层错开摊铺压实的方法，下面层铺设碾压一半后，开始施工中面层，进行中面层铺设碾压，其中，下面层采用10吨位压路机碾压，速度控制在3km/h，中面层采用14吨位压路机碾压，速度4km/h。最后进行上面层的摊铺与压实，采用25吨位压路机碾压，速度5km/h。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别仅在于制备一种混凝土路面用固废沥青混合料的原料的含量不同，以及石棉尾矿各级配粒径的含量不同。

本实施例一种混凝土路面用固废沥青混合料包括以下重量份的原料：天然砂9份、机制砂4份、铁尾矿12份，石棉尾矿38.5份、玄武岩集料16.5份、沥青4份、沥青改性剂0.2份、改性脱硫灰3份、铁尾矿砂2份。

本实施例所述石棉尾矿是由下述级配粒径的颗粒并按下述重量份数比组成：2.36-4.7mm：4.7-9.5mm：9.5-19mm=20：20：20。

其余同实施例1。