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Abstract

一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料及制备方法，属于道路工程和资源循环利用领域。本发明材料以赤泥、煤矸石、粉煤灰、石膏、添加剂为主要原料，各原料所占总重量比例为：赤泥5～40％，级配煤矸石15～60％，粉煤灰5～25％，石膏1～15％，添加剂0～15％。在制备工艺上，煤矸石需提前破碎筛分并按一定级配混合，赤泥需先与粉煤灰混合后再在破碎机中破碎，最后各原料按比例混合后用于铺路。本发明优点在于：赤泥无需烘干处理，并实现了赤泥的均匀预拌；所制备的路基材料具有优异的物理力学性能，并能对赤泥中的碱进行有效的固结；在现场铺筑赤泥煤矸石路基，节约运输成本，经济效益和社会效益显著。此外，本发明基本全部采用工业固体废弃物，减轻了固废堆存对环境的影响，施工工艺简单，实用性强。

Description

一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料及制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程和资源循环利用领域，具体的说是一种赤泥煤矸石基生态耐久路基材料的制备方法及其应用方法。
背景技术
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细强碱性固体废弃物颗粒，因其氧化铁含量较高，外观呈赤色，因而得名。每生产1吨氧化铝，就会产生0.8～1.5吨赤泥。目前，我国已成为全球最大的氧化铝生产国，2015年氧化铝产量5800万t，但是我国赤泥的综合利用率一直处于较低水平，仅为10％左右，远低于全国工业固体废物65％的平均利用水平，赤泥累积堆存量约为4亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品味的逐渐降低，赤泥的年产量还将不断增加。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患，赤泥的大规模资源化利用已迫在眉睫。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。2015年我国煤矸石排放量接近3.9亿吨，煤矸石对周围的人畜有很大的威胁，高大的煤矸石山对空间、水、土地及其周边生态环境产生非常严重的影响，产生很多的地质灾害，如崩塌、山体滑坡、泥石流等。
国内外有许多学者开展赤泥资源化的研究，包括制备水泥、生产陶瓷、塑料填料等。然而，大部分技术要么吃渣量太小，要么生产成本高，没有获得大规模的推广应用。煤矸石也多利用在低热值发电领域。现有的固体废弃物用于道路工程基本也只是掺少量的固体废弃物，还需添加砂石作为骨料，且力学性能非常不稳定。因此将全部采用固体废弃物，本技术只添加少量水泥制备成高质量的道路材料，采用相适应的固化技术与筑路工艺，可以大量消耗赤泥、煤矸石等固废，是环保与基础建设的有益结合。
发明内容
本发明提供了一种拜耳法赤泥煤矸石生态耐久路基的制备及其使用方法。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料，其特征在于
1、由以下重量配比的原料制成：
拜耳法赤泥5～40％
级配煤矸石15～60％
粉煤灰5～25％
石膏1～15％
添加剂0～15％
如上所述拜耳法赤泥煤矸石路基材料的制备方法包括以下步骤：
1)将赤泥与粉煤灰混合后进入破碎机破碎至粒度小于12mm；
2)将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：粒径小于9.5mm的煤矸石占25％-42％，粒径为9.5mm-19mm的煤矸石占30％-40％，粒径为19mm-37.5mm的煤矸石占33％-45％；
3)将混合好的赤泥和粉煤灰、级配煤矸石、石膏、添加剂按照一定的比例混合，加入搅拌机搅拌，搅拌的过程中加入一定量水，使其含水率达到施工标准；
4)将混合料摊铺碾压后覆盖塑料薄膜养生，达到设定强度后进行路面铺筑。
进一步的粉煤灰为原灰，不需粉磨和分选；
进一步的石膏使用天然石膏、脱硫石膏及化工石膏中的一种或某几种的组合。
进一步的添加剂使用粉煤灰硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，水泥与高炉矿渣混合物以及水玻璃与高炉矿渣混合物中的一种或者某几种的组合。
本发明的拜耳法赤泥煤矸石路基材料制备方法与现有技术相比，本发明的特点在于本发明全部采用工业固体废弃物，只添加少量添加剂，通过工业固废中的硅铝物质实现对赤泥里的钠离子的固化，制备成高质量的路基材料，从而大量消耗赤泥、煤矸石等固体废弃物。
本发明对赤泥煤矸石路基材料的性能进行了实验室研究，实验结果表明本发明的赤泥煤矸石路基材料具有较高的强度(3-6MPa可调)、环境友好性能(浸出实验中Na+固化效果好)。
具体实施方式
以具体实施例对本发明的一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料、制备方法作以下详细说明。
实施例一：
一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料，按如下重量百分比组成：拜耳法赤泥30％，级配煤矸石40％，粉煤灰20％，石膏5％，添加剂5％。
1)将赤泥与粉煤灰混合后进入破碎机破碎至粒度小于12mm；
2)将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：粒径小于9.5mm的煤矸石占25％-42％，粒径为9.5mm-19mm的煤矸石占30％-40％，粒径为19mm-37.5mm的煤矸石占33％-45％；
3)将混合好的赤泥和粉煤灰、级配煤矸石、石膏、添加剂按照一定的比例混合，加入搅拌机搅拌，搅拌的过程中加入一定量水，使其含水率达到施工标准；
4)将混合料摊铺碾压后覆盖塑料薄膜养生，达到设定强度后进行路面铺筑。
实施例二：
一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料，按如下重量百分比组成：拜耳法赤泥40％，级配煤矸石40％，粉煤灰10％，石膏5％，添加剂5％。
1)将赤泥与粉煤灰混合后进入破碎机破碎至粒度小于12mm；
2)将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：粒径小于9.5mm的煤矸石占25％-42％，粒径为9.5mm-19mm的煤矸石占30％-40％，粒径为19mm-37.5mm的煤矸石占33％-45％；
3)将混合好的赤泥和粉煤灰、级配煤矸石、石膏、添加剂按照一定的比例混合，加入搅拌机搅拌，搅拌的过程中加入一定量水，使其含水率达到施工标准；
4)将混合料摊铺碾压后覆盖塑料薄膜养生，达到设定强度后进行路面铺筑。

Claims (5)

1.一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：
拜耳法赤泥 5～40％，
级配煤矸石 15～60％，
粉煤灰 5～25％，
石膏 1～15％，
添加剂 0～15％。
2.根据权利要求1所述拜耳法赤泥煤矸石路基材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将赤泥与粉煤灰混合后进入破碎机破碎至粒度小于12mm；
2)将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：将煤矸石破碎至三个粒径，其中所述级配煤矸石按以下质量百分比组成：粒径小于9.5mm的煤矸石占25％-42％，粒径为9.5mm-19mm的煤矸石占30％-40％，粒径为19mm-37.5mm的煤矸石占33％-45％；
3)将混合好的赤泥和粉煤灰、级配煤矸石、石膏、添加剂按照一定的比例混合，加入搅拌机搅拌，搅拌的过程中加入一定量水，使其含水率达到施工标准；
4)将混合料摊铺碾压后覆盖塑料薄膜养生，达到设定强度后进行路面铺筑。
3.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥煤矸石路基材料，其特征在于粉煤灰为原灰，不需粉磨和分选。
4.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥煤矸石路基材料，其特征在于石膏使用天然石膏、脱硫石膏及化工石膏中的一种或某几种的组合。
5.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥煤矸石路基材料，其特征在于添加剂使用粉煤灰硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，水泥与高炉矿渣混合物以及水玻璃与高炉矿渣混合物中的一种或者某几种的组合。
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