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一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,包括道路基层、道路水稳层和道路面层,其中所述道路基层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂4-25%、赤泥45-96%和骨料0-30%,所述道路水稳层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂8-20%,赤泥10-20%和骨料60-82%,所述道路面层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂10-30%,赤泥2-10%和骨料60-88%。本发明的有益效果:把对环境有污染的拜耳法赤泥变成了道路材料,节省了道路修建过程中大量使用的天然资源,节省了道路工程成本。

Description

一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料
技术领域
本发明主要涉及交通技术领域,尤其涉及一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中排放的固体废渣,按照氧化铝生产方法的不同,分为烧结法、拜耳法和混联法赤泥。据不完全估计,我国每年排放赤泥一千多万吨,赤泥累计堆存量高达数千万吨,主要以筑坝湿法堆存为主,其利用率仅为10%左右,随着铝工业的发展和铝矿石品位的降低,赤泥排放量将越来越大,其所产生的环境问题已成为企业可持续发展的重大制约因素。
无论烧结法赤泥还是拜耳法赤泥,其共同的特性都含碱,由于碱的存在,导致赤泥的利用难度很大,这是赤泥利用率低的主要原因。但从赤泥的主要组成不难看出,其具有在道路行业应用的资源潜力。
专利申请200610165797.6,200510045153.9及文献:赤泥做道路基层材料的试验研究(齐建召,杨家宽,王梅等.公路交通科技.2005,Vol.22(6):30-33),固化赤泥制备高等级道路材料技术试验研究(付毅.有色金属,2001,Vol.53(2):10-13),赤泥道路基层材料配制与成型工艺研究(谢源,付毅,冷杰彬等.矿冶.2002,Vol.11(1):4-7.),赤泥高等级路面基层材料的工程应用(杨家宽,陈凡,侯健,中国市政工程,2006,(5):7-9)等论述了用烧结法赤泥与粉煤灰、废石膏、石灰生产道路基层材料的技术。未涉及拜耳法赤泥的道路应用问题。
工业废渣制备低温陶瓷复合材料已有所报道:如中国专利文献公开的200610010688.7,200510010946.7,200710137584.7,03135919.1,200810058211.5等。上述低温陶瓷复合材料所采用的胶凝材料是用工业废渣为主要原料经过粉磨后与碱及碱金属的硅酸盐、硫酸盐、聚合物乳液、减水剂复配而成,其中所涉及到的赤泥是经过低温煅烧活化处理过的。未涉及低温陶瓷固化剂与未经处理的拜耳法赤泥生产道路材料的技术问题。
综合已有的文献,不难看出,用烧结法赤泥与粉煤灰、石灰、石膏、水泥、骨料生产道路基层材料已是公知技术,用经过低温煅烧处理的赤泥与矿渣、粉煤灰配合,添加碱激发材料生产低温陶瓷复合材料已是公知技术。
采用工业废渣为主要原料的低温陶瓷固化剂与未经预处理的拜耳法赤泥生产道路材料的方法尚未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,为拜耳法赤泥在道路工程中的应用提供技术依据,在资源节约和环境保护方面具有积极意义。
本发明的所述的一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,包括道路基层、道路水稳层和道路面层,其中,所述道路基层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂4-25%、赤泥45-96%和骨料0-30%,所述道路水稳层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂8-20%,赤泥10-20%和骨料60-82%,所述道路面层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂10-30%,赤泥2-10%和骨料60-88%;所述赤泥是含水率为10-60%的拜耳法赤泥;所述骨料包括炉渣、砂、碎石、粉煤灰和粉砂土中的一种或几种;所述低温陶瓷固化剂由铝硅酸盐废渣、工业副产石膏、激发材料和添加剂经混合粉磨而成的粉体材料,其细度为0.08mm,筛余<10%,所述低温陶瓷固化剂由下述重量份数的原材料制成:铝硅酸盐废渣100份,工业副产石膏20-150份,激发材料50-200,减水剂0~3.0份,絮凝剂0~5.0份以及缓凝剂0~5.0份;其中,所述铝硅酸盐废渣包括金属冶炼渣、黄磷渣、粉煤灰、煅烧尾矿、煅烧赤泥和煅烧煤矸石中的一种或几种,所述工业副产石膏包括烟气脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、湿法锰渣和铅锌渣中的一种或几种,所述激发材料,包括石灰、电石渣和水泥窑灰中的一种或几种,所述添加剂包括减水剂、絮凝剂和缓凝剂;所述减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、萘磺酸盐、腐植酸钠和聚羧酸的一种或几种;所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚合物硫酸铁、三氯化铁的一种或几种;所述缓凝剂为硼砂、磷酸钠、氟化钠、硝酸钙的一种或几种。
本发明所述的一种配制上述的使用拜耳法赤泥生产的道路材料的方法,包括以下步骤:
1)原料处理,包括
拜耳法赤泥处理:采用碾压、破碎、捏合、湿磨处理成为粒度小于5mm占90%以上的均匀颗粒或浆体,含水率控制在10-60%(相当于干物料的质量%);以及
骨料处理:将骨料破碎、筛分或自然分级为三级,粒度<1mm占90%以上的为细粒级,如粉煤灰和粉砂土,粒度1-10mm占90%以上为中粒级,如炉渣、砂和公分碎石,粒度10-50mm占90%以上为粗粒级,如碎石,骨料含水率控制在<15%;
2)混合料制备,包括:
道路基层材料制备:按照配方计量赤泥、低温陶瓷固化剂和细粒级骨料的质量,强制混合3~5min,调整水分为16-30%(相当于干物料的质量%),使呈半干性物料,自然陈化2~4h使用;
道路水稳层材料制备:按照配方计量赤泥、低温陶瓷固化剂和中粒级骨料的质量,强制混合3~5min,调整水分为15-20%(相当于干物料的质量%),使呈半干性物料,自然陈化2~4h使用;
道路面层材料制备:按照配方计量赤泥、低温陶瓷固化剂和中、粗粒级骨料的质量,强制混合3~5min,调整水分为10-40%(相当于干物料的质量%),使呈流动态的物料,需在1h内使用完毕;
3)道路施工
道路基层材料施工:将搅拌好的道路基层材料拉运到施工现场,摊铺,碾压平整,保养时间不少于3天;
道路水稳层材料施工:将搅拌好的道路水稳层材料拉运到施工现场,摊铺在基层材料上,碾压平整,保养时间不少于3天;
道路面层材料施工:将搅拌好的道路面层材料拉运到施工现场,摊铺在水稳层材料上,振动密实,抹平,保养时间不少于28天。
本发明有益效果:把对环境有污染的拜耳法赤泥变成了道路材料,节省了道路修建过程中大量使用的天然资源,节省了道路工程成本。
附图说明
图1为本发明具体实施例所述一种配制使用拜耳法赤泥生产的道路材料的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的具体实施方式。
实施例1:
一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,包括道路基层、道路水稳层和道路面层,其中,所述道路基层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂4份、赤泥96份,水30份,所述道路水稳层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂8份,赤泥20份,炉渣36份,公分碎石36份,水20份,所述道路面层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂30份,赤泥2份,砂32份,碎石34份,水40份。
如图1所示,对拜耳法赤泥生产道路材料进行配制:
按照配方计量道路基层各物质的量,强制搅拌5min,自然陈化4小时;把混合料均匀摊铺,反复碾压密实,自然养护3天;
按照配方计量道路水稳层各物质的量,强制搅拌3min,自然陈化2小时;把混合料均匀摊铺到已经养护3天的基层上,摊铺均匀,反复碾压密实,自然养护3天;
按照配方计量道路面层各物质的量,强制搅拌4min;把混合料均匀摊铺到已经养护3天的水稳层上,振动充填密实,表面抹平,保湿自然养护28天。
按照上述配比与方法制得的道路材料,其性能如下:道路基层7天无侧限抗压强度1.3MPa,水稳层7天无侧限抗压强度8.9MPa,面层28天抗压强度36.8Mpa 。
实施例2:
一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,包括道路基层、道路水稳层和道路面层,其中,所述道路基层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂25份、赤泥45份,粉砂土30份,水16份;所述道路水稳层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂20份,赤泥20份,公分碎石60份,水15份;所述生产道路面层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂10份,赤泥10份,砂30份,碎石50份,水10份。
如图1所示,对拜耳法赤泥生产道路材料进行配制:
按照配方计量道路基层各物质的量,强制搅拌3min,自然陈化2小时;把混合料均匀摊铺,反复碾压密实,自然养护7天;
按照配方计量道路水稳层各物质的量,强制搅拌5min,自然陈化4小时;把混合料均匀摊铺到已经养护7天的基层上,摊铺均匀,反复碾压密实,自然养护7天;
按照配方计量道路面层各物质的量,强制搅拌3min;把混合料均匀摊铺到已经养护7天的水稳层上,振动充填密实,表面抹平,保湿自然养护28天。
按照上述配比与方法制得的道路材料,其性能如下:道路基层7天无侧限抗压强度2.5MPa,水稳层7天无侧限抗压强度12.3MPa,面层28天抗压强度32.8Mpa。
实施例3:
一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,包括道路基层、道路水稳层和道路面层,其中,所述道路基层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂8份、赤泥62份,粉煤灰30份,水25份;所述道路水稳层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂14份,赤泥15份,砂71份,水17份;所述生产道路面层由以下重量份数的原材料制成:低温陶瓷固化剂20份,赤泥6份,砂26份,碎石48份,水25份。
如图1所示,对拜耳法赤泥生产道路材料进行配制同实施例2.
按照上述配比与方法制得的道路材料,其性能如下:道路基层7天无侧限抗压强度1.4MPa,水稳层7天无侧限抗压强度10.5MPa,面层28天抗压强度42.6MPa。

Claims (4)

1.一种使用拜耳法赤泥生产的道路材料,包括道路基层、道路水稳层和道路面层,其特征在于:所述道路基层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂4—25%、赤泥45—96%和骨料0—30%,所述道路水稳层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂8—20%,赤泥10—20%和骨料60—82%,所述道路面层由以下重量百分比的原料制成:低温陶瓷固化剂10—30%,赤泥2—10%和骨料60—88%;其中,所述赤泥是含水率为10—60%的拜耳法赤泥;所述骨料包括炉渣、砂、碎石、粉煤灰和粉砂土中的一种或几种;所述低温陶瓷固化剂由铝硅酸盐废渣、工业副产石膏、激发材料和添加剂经混合粉磨而成的粉体材料,其细度为0.08mm,筛筛余<10%。
2.如权利要求1所述的使用拜耳法赤泥生产的道路材料,其特征在于:所述低温陶瓷固化剂由下述重量份数的原材料制成:铝硅酸盐废渣100份、工业副产石膏20—150份、激发材料50—200份、减水剂0~3.0份、絮凝剂0~5.0份以及缓凝剂0~5.0份,其中所述铝硅酸盐废渣包括金属冶炼渣、黄磷渣、粉煤灰、煅烧尾矿、煅烧赤泥和煅烧煤矸石中的一种或几种,所述工业副产石膏包括烟气脱硫石膏、磷石膏、钛石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、湿法锰渣和铅锌渣中的一种或几种,所述激发材料包括石灰、电石渣和水泥窑灰中的一种或几种, 所述添加剂包括减水剂、絮凝剂和缓凝剂。
3.如权利要求2所述的使用拜耳法赤泥生产的道路材料,其特征在于:所述减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、萘磺酸盐、腐植酸钠和聚羧酸的一种或几种;所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚合物硫酸铁、三氯化铁的一种或几种;所述缓凝剂为硼砂、磷酸钠、氟化钠、硝酸钙的一种或几种。
4.一种配制权利要求1-3任一项所述的使用拜耳法赤泥生产的道路材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)原料处理,包括:
拜耳法赤泥处理:采用碾压、破碎、捏合、湿磨处理成为粒度小于5mm占90%以上的均匀颗粒或浆体,含水率控制在10—60%;以及
骨料处理:将骨料破碎、筛分或自然分级为三级,粒度<1mm占90%以上的为细粒级,粒度1—10mm占90%以上为中粒级,粒度10—50mm占90%以上为粗粒级,骨料含水率控制在<15%;
2)混合料制备,包括:
道路基层材料制备:按照配方计量赤泥、低温陶瓷固化剂和细粒级骨料的质量,强制混合3~5min,调整水分为16—30%,使呈半干性物料,自然陈化2~4h使用;
道路水稳层材料制备:按照配方计量赤泥、低温陶瓷固化剂和中粒级骨料的质量,强制混合3~5min,调整水分为15—20%,使呈半干性物料,自然陈化2~4h使用;
道路面层材料制备:按照配方计量赤泥、低温陶瓷固化剂和中、粗粒级骨料的质量,强制混合3~5min,调整水分为10—40%,使呈流动态的物料,需在1h内使用完毕;
3)道路施工,包括:
道路基层材料施工:将搅拌好的道路基层材料拉运到施工现场,摊铺,碾压平整,保养时间不少于3天;
道路水稳层材料施工:将搅拌好的道路水稳层材料拉运到施工现场,摊铺在基层材料上,碾压平整,保养时间不少于3天;
道路面层材料施工:将搅拌好的道路面层材料拉运到施工现场,摊铺在水稳层材料上,振动密实,抹平,保养时间不少于28天。
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