CN107555884A - 一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料。所述固硫灰渣人工骨料的重量份组成如下：固硫灰70～90份，固硫渣10～30份。将固硫灰、固硫渣和水按照一定比例和方法进行搅拌混合、成型并养护，即制得固硫灰渣人工骨料。本发明提供的固硫灰渣人工骨料大量利用目前难以处置且排放量较高的循环流化床燃煤电厂工业废渣固硫灰和固硫渣，该固硫灰渣人工骨料可替代碎石用于道路路面路基水泥稳定碎石层。本发明提供的固硫灰渣人工骨料强度高，成本低且制备方法简单易行，特别适用于传统道路工程材料较为匮乏的地区。

Description

一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于道路路基的人工骨料及其制备方法，特别是一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料及其制备方法。

背景技术

道路工程中的路面结构由垫层、底基层、基层和铺设于路面基层上的面层组成。作为路面结构的重要组成部分和层位，路面基层材料承受了有面层能传来的车辆载荷的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。在路面基层材料的应用和发展过程中，按其力学性能可以将基层材料分为柔性基层材料、半刚性基层材料和刚性基层材料三大类。柔性基层材料是指采用热板或冷拌沥青混合料、沥青贯入式碎石以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层；半刚性基层材料是指用水泥、石灰或工业废渣等无机结合料处置的土或碎(砾)石与水拌合得到的混合料，主要包括水泥稳定粒料和二灰稳定粒料等；刚性基层材料是指普通混凝土、碾压式混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土等材料铺筑的路面基层材料。我国公路建设目前广泛采用的是二灰稳定类的半刚性路面基层材料，路基中用到的碎石对资源和能源的消耗很大，且路面基层材料的性能还有待进一步改善。以高速公路为例，路面基层厚度一般为56cm、宽为24cm，则每立方的路面基层材料需消耗约2吨天然土石料。这些土石料在开采的过程中会对破坏山体植被和农田。因此，传统的路基中碎土石料已不能适应当前社会的可持续发展，也不遵循可持续发展对基层材料的发展要求。

随着经济社会高速发展，能源。资源和环境问题突显。一方面，道路工程建设所需的原材料量大、且部分区域供应进展，价格居高不下，且土方石料的开采会对山林植被造成破坏；另一方面，燃煤电厂产生的大量工业固废，大量堆存对周边空气和地下水都会造成污染。将大宗燃煤电厂工业固废用于道路工程领域，不仅能解决道路路基工程的骨料供应，而且解决了电厂固废的利用问题，减少了固废的堆存对周边环境的影响，有利于固废资源的综合利用和环境保护。

固硫灰渣是燃煤电厂循环流化床锅炉燃煤炉内脱硫产物。由于固硫灰渣中三氧化硫、游离氧化钙含量过高，且活性较低，其在水泥和混凝土中的用量受到较大的限制，多以堆存为主，全国的堆存量估计达到上亿吨，且每年还以数百万吨的排放速度增长。数量巨大的固硫灰渣的资源化处置及综合利用已成为政府和企业共同关注的重点话题。

发明内容

本发明的目的在于变废为宝，提供一种不掺加水泥且免煅烧的用于道路路基的固硫灰渣人工骨料。

本发明由重量百分比为70～90％的固硫灰和10～30％的固硫渣混合而成。

固硫灰大部分是中温活性区的沸腾炉灰，以SiO2和Al2O3为主要成分，是一种的火山灰质活性材料，具有较好的火山灰活性和自硬性，可自生成Ca-Si-Al-S的胶凝体系，产生较高的强度。用其作路基骨料以替代水泥稳定碎石基层中的天然骨料，能够获得比传统路基材料更高的强度，还能够大量使用难于处理的燃煤电厂工业废弃物，将废弃物变废为宝，循环利用，有利于环境治理及可持续发展。

进一步的，所述用于道路路基的固硫灰渣人工骨料的化学成分和重量百分数组成为：SiO2 30～45％、Al2O3 15～32％、CaO 13～23％、SO3 6～9％，以及Fe2O3 3～12％。

进一步的，所述固硫灰为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放飞灰，所述固硫灰的粒度D50为15～25μm。

进一步的，所述固硫渣为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放底渣，其粒度D50为20～40μm。

进一步的，所述固硫渣经球磨处理。

另一方面，发明还提供了一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料的制备方法，包括如下步骤：

将质量百分比为70％～90％的固硫灰和10％～30％的固硫渣混合；

加入固硫灰和固硫渣的总重量20％～23％的水进行混合、搅拌均匀；

加压成型后在温度为30～60℃、相对湿度90％的条件下养护15天；

破碎后制成用于道路路基的固硫灰渣人工骨料。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、比传统路基材料具有更高的强度；

2、能够大量消纳难于处理的电厂工业废弃物，将废弃物变废为宝，循环利用，有利于环境治理及可持续发展；

3、减少了天然石料矿产资源的开采，保护了山体，降低了建设成本而且保护了环境。

4、生产成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本专利：

实施例1：本实施例中，固硫灰含量为重量百分比的70％，固硫渣含量为重量百分比的30％。在水泥稳定碎石层中水泥掺量为重量百分比的6％。利用固硫灰渣人工骨料的水泥稳定碎石基层的检测实测值：最大干密度2.229g/cm3，最佳含水率5.70％，28天无侧限抗压强度R28d为6.49MPa。

实施例2：本实施例中，固硫灰含量为重量百分比的70％，固硫渣含量为重量百分比的25％。在水泥稳定碎石层中水泥掺量为重量百分比的6％。利用固硫灰渣人工骨料的水泥稳定碎石基层的检测实测值：最大干密度2.163g/cm3，最佳含水率5.58％，28天无侧限抗压强度R28d为7.12MPa。

实施例3：本实施例中，固硫灰含量为重量百分比的80％，固硫渣含量为重量百分比的20％。在水泥稳定碎石层中水泥掺量为重量百分比的6％。利用固硫灰渣人工骨料的水泥稳定碎石基层的检测实测值：最大干密度2.203g/cm3，最佳含水率5.29％，28天无侧限抗压强度R28d为7.71MPa。

实施例4：本实施例中，固硫灰含量为重量百分比的85％，固硫渣含量为重量百分比的15％。在水泥稳定碎石层中水泥掺量为重量百分比的6％。利用固硫灰渣人工骨料的水泥稳定碎石基层的检测实测值：最大干密度2.183g/cm3，最佳含水率5.09％，28天无侧限抗压强度R28d为7.45MPa。

实施例5：本实施例中，固硫灰含量为重量百分比的90％，固硫渣含量为重量百分比的10％。在水泥稳定碎石层中水泥掺量为重量百分比的6％。利用固硫灰渣人工骨料的水泥稳定碎石基层的检测实测值：最大干密度2.123g/cm3，最佳含水率5.26％，28天无侧限抗压强度R28d为8.25MPa。

上述实施例中：所述固硫灰的主要化学组成和重量百分比例组成为：SiO2 30％～45％、Al2O3 15％～32％、CaO 13％～23％、SO3 6％～9％，以及Fe2O3 3％～12％。

上述实施例中，所述固硫灰为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放飞灰，固硫灰的粒度D50为15～25μm。

上述实施例中，所述固硫渣的主要化学组成和重量百分比例组成为：SiO2 40％～55％、Al2O3 12％～35％、CaO 11％～22％、SO3 4％～7％，以及Fe2O3 1％～10％。

上述实施例中，所述固硫渣为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放底渣，所述的固硫渣为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放底渣，经球磨处理，使其粒度D50为20～40μm。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料，其特征在于，由重量百分比为70～90％的固硫灰和10～30％的固硫渣混合而成。

2.根据权利要求1所述的用于道路路基的固硫灰渣人工骨料，其特征在于，所述用于道路路基的固硫灰渣人工骨料的化学成分和重量百分数组成为：SiO2 30～45％、Al2O3 15～32％、CaO 13～23％、SO3 6～9％，以及Fe2O3 3～12％。

3.根据权利要求1或2所述的用于道路路基的固硫灰渣人工骨料，其特征在于，所述固硫灰为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放飞灰，所述固硫灰的粒度D50为15～25μm。

4.根据权利要求1或2所述的用于道路路基的固硫灰渣人工骨料，其特征在于，所述固硫渣为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放底渣，其粒度D50为20～40μm。

5.根据权利要求4所述的用于道路路基的固硫灰渣人工骨料，其特征在于，所述固硫渣经球磨处理。

6.一种用于道路路基的固硫灰渣人工骨料的制备方法，包括以下步骤：

将质量百分比为70％～90％的固硫灰和10％～30％的固硫渣混合；

加入固硫灰和固硫渣的总重量20％～23％的水进行混合、搅拌均匀；

加压成型后在温度为30～60℃、相对湿度90％的条件下养护15天；

破碎后制成用于道路路基的固硫灰渣人工骨料。