CN112174602A - 一种混凝土道路基层的混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种混凝土道路基层的混合料。该混合料其组成按照重量份计，包括：硫脲废渣496‑513份，热电炉渣350‑469份，水泥75‑84份，粉煤灰246～265份，单氰胺渣96～113份，石子或建筑破碎料398‑423份。采用本方法可以综合利用硫脲生产废渣，同时有利于填土粉碎和压实，可以提高基层强度，使其减小压缩变形和收缩变形的影响，提高基层的水稳性，耐久性，提高资源化利用水平，降低生产成本。

Description

一种混凝土道路基层的混合料
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域，具体涉及一种混凝土道路基层的混合料。
背景技术
硫脲作为一种化工原料广泛应用于制造药物、染料、树脂、压塑粉等，也用作橡胶的硫化促进剂、金属矿物的浮选剂。由硫化氢与石灰浆作用成硫氢化钙，再与氰氨(基)化钙作用而成，也可将硫氰化铵熔融制取，或将氨基氰与硫化氢作用制得。工艺原理如下：
CaCN2+H2S+2H2O＝CS(NH2)2+Ca(OH)2
该生产过程在得到硫脲产品的同时会产生大量的废渣，硫脲生产废渣的主要成分为氢氧化钙(50％-80％，质量含量，下同)、水分(10％-30％)、碳粉(约10％)及少量的硫脲和硫化钙等。废渣无有效利用方式，其在存放过程中缓慢释放硫化氢和氨气，严重污染环境。
公路建设规模逐步扩大，无机结合粒料相继被应用于各类项目中，由于其性能的优越性成为基层施工中极为关键的材料，同时虽然各个产生工业固废的工业都在积极开展固废资源化综合利用，但是从各种资料可以看到，最终不约而同地都走向建材工业。该技术的应用场景的开发，首先解决了固体废物环保问题，其次实现了硫脲渣的资源循环利用的问题。
发明内容
针对现有技术硫脲生产废渣利用率低以及利用残渣制备道路基层混合料存在抗压强度低的问题，本发明提供了一种混凝土道路基层的混合料。可以综合利用硫脲生产废渣，同时有利于填土粉碎和压实，可以提高基层强度，使其减小压缩变形和收缩变形的影响，提高基层的水稳性，耐久性，提高资源化利用水平，降低生产成本。
本发明所采用的技术方案如下：
一种混凝土道路基层的混合料，其组成按照重量份计，包括：硫脲废渣496-513份，热电炉渣350-469份，水泥75-84份，粉煤灰246～265份，单氰胺渣96～113份，石子或建筑破碎料398-423份。
所述硫脲废渣，为硫脲工业生产过程所产生的不可利用的部分，主要成分质量含量为氢氧化钙约50％-80％、水分10％-30％、碳粉约10％及少量的硫脲和硫化钙。
所述水泥为P.O32.5水泥，P.O代表普通硅酸盐水泥，P.O 32.5水泥价格低，但是所具备的性能能够满足路基垫层的要求，满足质量要求。
所述的粉煤灰，其烧失量≤20％，并严格控制其细度，具体要求为0.3mm筛孔，过筛率为90％；
选择级配良好的石子或建筑破碎料，严格控制最大粒径≤37.5mm。
所述建筑破碎料混凝土破碎料、砖块破碎料、气块破碎料中的一种或几种。
上述混合料的制备方法，包括如下步骤：按配比量将硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、石子或建筑破碎料放入第一混料仓中混合5～10min，得到废渣混料，然后将其与配比量的粉煤灰和水泥，共同放入第二混料仓中混合15～20min，得到道路基层混合料。
应用上述混合料进行施工时：
摊铺若采取人工作业的方式，要求其松铺系数为1.3～1.5，若为机械摊铺方式该值控制在1.2～1.3(松铺厚度＝压实厚度×松铺系数)。
压实厚度控制在10～20cm，混合料碾压完成后的第二天，养生期间保持基层表面湿润，夏天用洒水车每天洒2～3次水，养生期为7天，在养生期间，基层封闭交通。
本发明的有益效果为：
本发明各组分混合后产生一系列物理化学反应，在原料配比中加入单氰胺渣，水泥和粉煤灰，颗粒很细小，可以很好地填充各材料之间的空隙，使混合料体系的级配更加合理，具有良好的力学性能，强度高、板体性、水稳性强，抗冻性好，其抗冻性与传统的石灰土相近，同时其成本低、施工工艺简单，受雨季影响小，提高了道路的密实性和抗渗性，更好地增强了道路的抗压强度和使用寿命，可充当各级公路的底基层、一般公路的基层，是一种良好的半刚性筑路材料。
其中，硫脲废渣可以代替石灰，石灰收缩性大，容易开裂，特别是在消化不彻底的情况下，与水会放热膨胀，而硫脲废渣中的氢氧化钙的水稳性和抗冻性好，初期强度低，但其强度随龄期较长时间增长(生成碳酸钙)；而其中的碳粉在路基中使用，可以起到吸收路面多余水分，强化路基密实度的作用；在本发明的混合料体系中，硫脲含量少，硫脲具有一定的杀菌作用，用于路基中，不会对环境造成影响，同时还具有防止路基霉菌的滋生(单独使用硫脲废渣对环境有一定的影响)；硫脲渣含30％左右的水，这部分水难以去除，单独应用困难，与粉煤灰、水泥协同作用，可以借助粉煤灰和水泥的水硬化作用，消耗水分，同时硫脲渣中的钙也能与骨料一起增加路基的强度；含有的少量的硫化钙也会随着时间的延长，体系中碱度的下降(空气中的酸性物质、二氧化碳的反应)，慢慢形成具有一定硬度的硫系钙组分，增加路基的强度。通过调整配比，消耗硫脲渣，使其变为一种良好的半刚性筑路材料，节约硫脲处理费用，实现资源化利用。
添加粉煤灰可以改善和易性，提高密实性，并代替部分水泥，节省材料成本的同时还能增强路基的性能，提高工程质量。但是粗颗粒粉煤灰微观状态多为海绵状多孔体，或没烧透的碳粒。粗颗粒粉煤灰强度低、强度小，掺入到混凝土中不仅增加了混凝土的疏松颗粒和微孔，还会增加混凝土的含水量。这样的混凝土将对工程质量造成较大的不良影响，所以要控制粉煤灰的烧失量及细度。
综上所述，本发明的混合料中，各胶凝材料相互作用，建立C-S-H凝胶机制，把集料连接在一起，通过压实后，获得较高强度。并且为硫脲废渣资源化找到了新的途径，解决了硫脲废渣处理困难的问题，可大规模处理硫脲生产废渣，有效的实现了硫脲生产废渣的资源化处理。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。除特殊说明外，以下实施例中均采用常规技术操作完成。
实施例1
本实施例提供了一种利用硫脲生产废渣制备路基混凝土基层的方法，按重量份计包括硫脲废渣505份，热电炉渣462份，山铝P.O32.5水泥84份，热电粉煤灰254份，单氰胺渣112份，石子421份(12石子)。
(1)按重量份称取硫脲废渣505份，热电炉渣462份，粉煤灰254份，单氰胺渣112份，12石子421份，水泥84份。
(2)将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、石子放入搅拌机中混合8min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入搅拌机中混合20min，得到道路基层混合料。
(3)将搅拌后的混合料填充入模具后压实成型，制成试件，其径高比为1∶1，试件直径为150mm，采用30KN静压2min。
经检测，本实施例所制备的道路基层材料其抗压强度养护3天达到3.5MPa，养护7天达到5.8MPa，养护28天达到7.2MPa。
实施例2
本实施例提供了一种利用硫脲生产废渣制备路基混凝土基层的方法，按重量份计包括硫脲废渣506份，热电炉渣458份，山铝P.O32.5水泥78份，热电粉煤灰254份，单氰胺渣112份，混凝土破碎料410份(≤37.5mm)。
(1)按重量份称取硫脲废渣506份，热电炉渣458份，粉煤灰254份，单氰胺渣112份，混凝土破碎料410份，水泥78份。
(2)将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、混凝土破碎料放入搅拌机中混合8min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入搅拌机中混合20min，得到道路基层混合料。
(3)将搅拌后的混合料填充入模具后压实成型，制成试件，其径高比为1∶1，试件直径为150mm，采用30KN静压2min。
经检测，本实施例所制备的道路基层材料其抗压强度护3天达到3.2MPa，养护7天达到5.1MPa，养护28天达到6.7MPa。
实施例3
本实施例提供了一种利用硫脲生产废渣制备路基混凝土基层的方法，按重量计包括硫脲废渣500份，热电炉渣455份，山铝P.O32.5水泥80份，热电粉煤灰254份，单氰胺渣112份，建筑砖破碎料410份(≤37.5mm)。
(1)按重量份称取硫脲废渣500份，热电炉渣455份，粉煤灰254份，单氰胺渣112份，建筑砖破碎料410份，水泥80份。
(2)将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、建筑砖破碎料放入搅拌机中混合8min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入搅拌机中混合20min，得到道路基层混合料。
(3)将搅拌后的混合料填充入模具后压实成型，制成试件，其径高比为1∶1，试件直径为150mm，采用30KN静压2min。
经检测，本实施例所制备的道路基层材料其抗压强度护3天达到3.1MPa，养护7天达到4.7MPa，养护28天达到6.3MPa。
实施例4
本实施例提供了一种利用硫脲生产废渣制备路基混凝土基层的方法，按重量计包括硫脲废渣500份，热电炉渣351份，山铝P.O32.5水泥84份，热电粉煤灰248份，单氰胺渣112份，破损气块破碎料412份(≤37.5mm)。
(1)按重量份称取硫脲废渣500份，热电炉渣351份，粉煤灰248份，单氰胺渣112份，破损气块破碎料412份，水泥84份。
(2)将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、破损气块破碎料放入搅拌机中混合8min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入搅拌机中混合20min，得到道路基层混合料。
(3)将搅拌后的混合料填充入模具后压实成型，制成试件，其径高比为1∶1，试件直径为150mm，采用30KN静压2min。
经检测，本实施例所制备的道路基层材料其抗压强度护3天达到2.2MPa，养护7天达到3.4MPa，养护28天达到3.9MPa。
实施例5
本实施例提供了一种利用硫脲生产废渣制备路基混凝土基层的方法，按重量计包括硫脲废渣500份，热电炉渣455份，山铝P.O32.5水泥81份，热电粉煤灰254份，单氰胺渣112份，石子(12石子)220份,建筑砖破碎料190份(≤37.5mm)。
(1)按重量份称取硫脲废渣500份，热电炉渣455份，粉煤灰254份，单氰胺渣112份，石子220份,建筑砖破碎料190份，水泥81份。
(2)将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、石子、建筑砖破碎料放入搅拌机中混合8min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入搅拌机中混合20min，得到道路基层混合料。
(3)将搅拌后的混合料填充入模具后压实成型，制成试件，其径高比为1∶1，试件直径为150mm，采用30KN静压2min。
经检测，本实施例所制备的道路基层材料其抗压强度护3天达到3.4MPa，养护7天达到5.3MPa，养护28天达到7.3MPa。
实施例6
本实施例提供了一种利用硫脲生产废渣制备路基混凝土基层的方法，按重量计包括硫脲废渣511份，热电炉渣465份，山铝P.O32.5水泥80份，热电粉煤灰254份，单氰胺渣112份，石子(12石子)190份,建筑砖破碎料170份(≤37.5mm)，破碎砌块破碎料50份(≤37.5mm)。
(1)按重量份称取硫脲废渣511份，热电炉渣465份，粉煤灰254份，单氰胺渣112份，石子190份，建筑砖破碎料170份，破碎砌块破碎料50份，水泥80份。
(2)将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、石子、建筑砖破碎料、破碎砌块破碎料放入搅拌机中混合8min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入搅拌机中混合20min，得到道路基层混合料。
(3)将搅拌后的混合料填充入模具后压实成型，制成试件，其径高比为1∶1，试件直径为150mm，采用30KN静压2min。。
经检测，本实施例所制备的道路基层材料其抗压强度护3天达到3.3MPa，养护7天达到5.5MPa，养护28天达到7.1MPa。
实施例7
公司某内部8m*245m预制混凝土道路路基施工，按重量份称取硫脲废渣503份，热电炉渣355份，粉煤灰250份，水泥80份，单氰胺渣100份，石子320份，将称取的硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、石子或建筑破碎料放入第一混料仓中混合10min，得到废渣混料，取出后与称取的粉煤灰和水泥，共同放入第二混料仓中混合15～20min，得到道路基层混合料。混合料施工厚度20mm，采用LTC208双钢轮振动压路机进行反复碾压，碾压速度25m/min，操作中采用先边缘后中间、后快先慢的操作方式。碾压施工时，碾压8遍，先静压一遍，振动6遍，收迹1遍，路面的两侧，多压2遍。每天用洒水车洒2次水，养生期为7天，在养生期间，基层封闭交通。根据《公路路面基层施工技术细则(JTGT F20-2015)》对基层进行抽样检测，采用钻取150mm芯样的检测方法，7d抗压强度5.4MPa，压实平均厚度16mm，松铺系数1.25，满足施工要求。
对比例1
本对比例是与实施例1相同条件下，以石灰土替代硫脲废渣所制备的道路基层材料，其抗压强度养护3天达到3.7MPa，养护7天达到5.9MPa，养护28天达到7.5MPa。
对比例2
本对比例是与实施例1相同条件下，不添加硫脲生产废渣，其抗压强度养护3天达到1.7MPa，养护7天达到2.3MPa，养护28天达到3.1MPa。
Figure BDA0002688845030000081
综上所述，本发明能够资源化利用硫脲生产废渣，制备得到的道路基层材料具有极好的强度。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混凝土道路基层的混合料，其特征在于，其组成按照重量份计，包括：硫脲废渣496-513份，热电炉渣350-469份，水泥75-84份，粉煤灰246～265份，单氰胺渣96～113份，石子或建筑破碎料398-423份。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土道路基层的混合料，其特征在于，所述硫脲废渣水分10％-30％。
3. 根据权利要求1所述的一种混凝土道路基层的混合料，其特征在于，所述的粉煤灰，其烧失量≤20%，其细度具体要求为 0.3mm 筛孔，过筛率为90 %。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土道路基层的混合料，其特征在于，石子或建筑破碎料，最大粒径≤37.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土道路基层的混合料，其特征在于，所述建筑破碎料混凝土破碎料、砖块破碎料、气块破碎料中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土道路基层的混合料，其特征在于，所述水泥为P.O32.5水泥。
7.权利要求1所述的混凝土道路基层的混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比量将硫脲废渣、热电炉渣、单氰胺渣、石子或建筑破碎料放入第一混料仓中混合5～10min，得到废渣混料，然后将其与配比量的粉煤灰和水泥，共同放入第二混料仓中混合15～20min，得到道路基层混合料。
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