CN109626884A - 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法 - Google Patents

复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109626884A
CN109626884A CN201910090182.9A CN201910090182A CN109626884A CN 109626884 A CN109626884 A CN 109626884A CN 201910090182 A CN201910090182 A CN 201910090182A CN 109626884 A CN109626884 A CN 109626884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gangue
parts
road base
cement stabilized
base mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910090182.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李振霞
陈渊召
李留彦
罗池
周博
马晓燕
谢肖杰
炊玉波
马广慧
陈采霞
赵颖杰
陈亚沛
陈渊恒
赵旭
赵艳辉
刘科锋
贾得来
张军奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China University of Water Resources and Electric Power
Original Assignee
North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China University of Water Resources and Electric Power filed Critical North China University of Water Resources and Electric Power
Priority to CN201910090182.9A priority Critical patent/CN109626884A/zh
Publication of CN109626884A publication Critical patent/CN109626884A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00008—Obtaining or using nanotechnology related materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料50～70份、煤矸石细集料30～50份、水泥2～4份、固化剂0.01～0.02份、活性剂1～3份和结合剂0.01～0.03份。本发明所述方法制备得到的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料路用性能优良、具有优异的抗压强度、抗裂性能和耐久性，对于减少无机结合料稳定煤矸石混合料基层道路工程的病害具有重大意义；本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料属于无毒无腐蚀类复合材料，原材料来源广泛，成本低，生产过程环保节能，具有良好的经济、社会效益。

Description

复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其制备方法。
背景技术
煤炭资源仍是生产生活中主要的资源之一，而煤炭开采过程中产生的废弃物煤矸石的处理问题成为环境保护中不容小觑的难题。将煤矸石破碎后用作道路工程中的集料是公路工程中对煤矸石应用的主要途径，煤矸石集料具有类似岩石集料的物理性能，具有良好的承载能力，坚固性好，稳定性高等优点。然而因为煤矸石本身坚固性较差，空隙较多，导致道路路面煤矸石集料基层的耐久性较差，容易产生裂缝、翻浆等病害，这大大缩短了道路的使用年限，造成大量的经济损失。
因此，开发一种新型水泥稳定煤矸石混合料来提高煤矸石路面基层的承载能力及耐久性是目前煤矸石应用于道路工程的亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其制备方法，在保证水泥稳定煤矸石混合料的路用性能的同时，解决现有技术中无机结合料稳定煤矸石混合料路面基层的早期强度不高、收缩开裂严重和耐久性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料50～70份、煤矸石细集料30～50份、水泥2～4份、固化剂0.01～0.02份、活性剂1～3份和结合剂0.01～0.03份。
优选的，上述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份，水泥3份，固化剂0.015份、活性剂2份和结合剂0.02份。
优选的，所述煤矸石集料全部由非自燃煤矸石组成，煤矸石集料级配满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）C-A-1级配要求。
优选的，所述水泥强度等级应为32.5和/或42.5，且满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）要求。
优选的，所述固化剂为北京华夏先河新材料有限公司生产的A类液体土壤固化剂，表面活性剂型，无腐蚀性，可溶于水。
优选的，所述活性剂为活化煤矸石，细度控制在345±15m2/kg。
优选的，所述结合剂为纳米氧化钙。
上述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照所述配合比称取各原料；
（2）将煤矸石磨细成粉末，控制一定细度范围，使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧1～3h，得到活性剂活性煤矸石；
（3）将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量比溶于纯净水中，高速搅拌混合溶液；
（4）将级配煤矸石加水闷料4h后，先添加所述水泥、步骤（2）所得活性煤矸石和剩余水拌和均匀，再添加步骤（3）所得纳米氧化钙混合溶液和所述固化剂后拌和均匀，即得到所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料。
优选的，在所述步骤（2）中，将煤矸石磨细成粉末，细度控制在345±15m2/kg，使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧2h，得到活性剂活性煤矸石。
优选的，在所述步骤（3）中，将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量比氧化钙：水=1：10溶于纯净水中，高速搅拌混合溶液。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
1. 本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其材料中加入了A类表面活性剂型土壤固化剂，该固化剂可改变集料颗粒表面活性提高土体的密实度，无机结合料通过化学反应固定此密实结构，从而能够提高复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的早期强度及综合性能，以弥补为了减少裂缝降低水泥掺量而导致的前期强度不高的问题。煤矸石集料经过拌合和压实等物理外力的作用和土壤固化剂的提高活性作用使得粒料彼此靠近，从而减少被固化集料的空隙，使固化体系进一步密实，从而具有较好的承载能力、水稳定性及耐久性。
2. 本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其材料中加入了活化煤矸石，活化后的煤矸石具有大量的活性SiO2和Al2O3非结晶体，可与混合料中的Ca2+反应形成不溶于水的C-S-H凝胶物，可填充混合料的空隙，使得混合料间结构更加密实，从而可起到提高承载能力，减少因温度变化导致的由混合料间隙扩散而形成的温缩裂缝。
3. 本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其材料中加加入了纳米氧化钙，纳米氧化钙具有较高活性，可补充煤矸石集料内缺少的Ca2+，能够与活化煤矸石中的活性SiO2和Al2O3发生反应，生成具有胶凝性能的C-S-H物质，减少水泥水化反应后生成的Ca(OH)2的消耗，使得复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料具有更好的路用性能。
4. 本发明煤矸石原料来源广泛、利用煤矸石变废为宝，采用的其他试剂均环保无污染，制备过程环保节能，具有良好的经济、社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
实施例1
一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份（煤矸石粗细集料级配如表1），水泥3份，固化剂0.015份、活性剂2份和结合剂0.02份。
实施例2
一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份，水泥4份，固化剂0.015份、活性剂2份和结合剂0.02份。
实施例3
一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份，水泥3份，固化剂0.02份、活性剂2份和结合剂0.02份。
实施例4
一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份，水泥3份，固化剂0.015份、活性剂3份和结合剂0.02份。
实施例5
一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份，水泥3份，固化剂0.015份、活性剂活化煤矸石2份和结合剂0.03份。
上述实施例1～5所述煤矸石集料全部由非自燃煤矸石组成，煤矸石集料级配满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）C-A-1级配要求，煤矸石粗细集料级配具体如表1所示；所述水泥强度等级应为32.5或42.5，且满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）要求；所述固化剂为北京华夏先河新材料有限公司生产的A类液体土壤固化剂，表面活性剂型，无腐蚀性，可溶于水；所述活性剂为活化煤矸石，细度控制在345±15m2/kg；所述结合剂为纳米氧化钙。
上述实施例1～5所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按照实施例1～5所述配合比称取各原料；
（2）将煤矸石磨细成粉末，细度控制在345±15m2/kg，使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃高温煅烧2h，得到活性煤矸石；
（3）将纳米氧化钙按质量比为氧化钙：水=1：10溶于纯净水中，高速搅拌混合溶液；
（4）将级配煤矸石加水闷料4h后，再添加水泥、步骤（2）所得活性煤矸石和剩余水拌和均匀，再添加步骤（3）所得纳米氧化钙混合溶液和固化剂，拌和均匀，即得到所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料为骨架空隙结构。
对照实施例：除以下内容外，与实施例1基本相同。普通水泥稳定煤矸石混合料，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份、水泥3份。
表1 煤矸石粗细集料筛孔通过率
。
将实施例1-5所得到的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料和对照实施例得到的普通水泥稳定煤矸石混合料进行性能检测，具体检测方法如下：按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中的无机结合料稳定材料振动压实试验方法（T0842-2009）进行最大干密度和最佳含水率检测；试件经过成型养护后进行路用性能试验，试验项目包括无侧限抗压强度试验、干缩试验、温缩试验和抗冲刷试验，用以测试本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的路用性能，具体试验结果如表2所示：
表2 不同实施例所得水泥稳定煤矸石混合料的路用性能试验数据
。
从表2可知，本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料满足交通部颁标准《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）的相关要求，其抗压强度、干缩性能、温缩性能、抗冲刷能力等指标明显高于普通水泥稳定煤矸石混合料，表明本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的路用性能优越。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料50～70份、煤矸石细集料30～50份、水泥2～4份、固化剂0.01～0.02份、活性剂1～3份和结合剂0.01～0.03份。
2.根据权利要求1所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份，水泥3份，固化剂0.015份、活性剂2份和结合剂0.02份。
3.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，所述煤矸石集料全部由非自燃煤矸石组成，煤矸石集料级配满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）C-A-1级配要求。
4.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，所述水泥强度等级应为32.5和/或42.5，且满足《公路路面基层施工技术细则》JTG/T F20-2015要求。
5.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，所述固化剂为北京华夏先河新材料有限公司生产的A类表面活性剂型液体土壤固化剂，无腐蚀性，可溶于水。
6.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，所述活性剂为活化煤矸石，细度控制在345±15m2/kg。
7.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料，其特征在于，所述结合剂为纳米氧化钙。
8.根据权利要求1所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照权利要求1所述配合比称取各原料；
（2）将煤矸石磨细成粉末，控制一定细度范围，使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧1～3h，得到活性剂活性煤矸石；
（3）将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量比溶于纯净水中，高速搅拌混合溶液；
（4）将级配煤矸石加水闷料4h后，先添加所述水泥、步骤（2）所得活性煤矸石和剩余水拌和均匀，再添加步骤（3）所得纳米氧化钙混合溶液和所述固化剂后拌和均匀，即得到所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料。
9.根据权利要求8所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，将煤矸石磨细成粉末，细度控制在345±15m2/kg，使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧2h，得到活性剂活性煤矸石。
10.根据权利要求8所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量比氧化钙：水=1：10溶于纯净水中，高速搅拌混合溶液。
CN201910090182.9A 2019-01-30 2019-01-30 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法 Pending CN109626884A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910090182.9A CN109626884A (zh) 2019-01-30 2019-01-30 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910090182.9A CN109626884A (zh) 2019-01-30 2019-01-30 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109626884A true CN109626884A (zh) 2019-04-16

Family

ID=66062780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910090182.9A Pending CN109626884A (zh) 2019-01-30 2019-01-30 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109626884A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110330300A (zh) * 2019-07-19 2019-10-15 北京六环顺发建筑工程有限公司 建筑废弃物再生料应用于半刚性基层无机再生料中的方法
CN110627452A (zh) * 2019-10-25 2019-12-31 河南省交通规划设计研究院股份有限公司 一种环保型高性能煤矸石混合料基层及其制备方法
CN113265923A (zh) * 2021-06-02 2021-08-17 北京旷世达资源环境工程发展中心 固化煤矸石的道路基层材料及制作施工方法
CN114560669A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 山西博圣道路材料股份有限公司 一种用于道路基层的固化剂稳定煤矸石混合料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2446901C (en) * 2001-06-19 2011-11-01 David L. Polston A method for making a road base material using treated oil and gas waste material
CN102503258A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 交通运输部公路科学研究所 一种高强度、低裂度水泥稳定级配碎石及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2446901C (en) * 2001-06-19 2011-11-01 David L. Polston A method for making a road base material using treated oil and gas waste material
CN102503258A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 交通运输部公路科学研究所 一种高强度、低裂度水泥稳定级配碎石及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁毅: "《土壤固化及其应用 筑路材料与技术的变革》", 30 June 2009, 中国大地出版社 *
周阳: "水泥稳定煤矸石基层施工技术", 《公路与汽车》 *
敖清文等: "煤矸石活化及在水泥稳定碎石基层中的使用研究", 《中外公路》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110330300A (zh) * 2019-07-19 2019-10-15 北京六环顺发建筑工程有限公司 建筑废弃物再生料应用于半刚性基层无机再生料中的方法
CN110627452A (zh) * 2019-10-25 2019-12-31 河南省交通规划设计研究院股份有限公司 一种环保型高性能煤矸石混合料基层及其制备方法
CN113265923A (zh) * 2021-06-02 2021-08-17 北京旷世达资源环境工程发展中心 固化煤矸石的道路基层材料及制作施工方法
CN114560669A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 山西博圣道路材料股份有限公司 一种用于道路基层的固化剂稳定煤矸石混合料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109626884A (zh) 复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法
CN104844099B (zh) 一种低收缩低粘度超高强混凝土
CN106747128B (zh) 一种大流态高强无收缩灌浆料及其制备方法
CN100577599C (zh) 石粉干粉砂浆
CN109534738A (zh) 一种高强轻骨料混凝土及其制备方法
CN112142406B (zh) 高流态固化土用土壤固化剂
CN109020456A (zh) 一种机制砂干混砂浆及其制备方法
CN109970402A (zh) 一种利用废弃混凝土的再生混凝土及其制备方法
CN107117892A (zh) 一种大掺量利用余泥渣土制备的免烧砖及其制备工艺
CN105060786B (zh) 一种长石废料混凝土及其制备方法
CN108249851A (zh) 一种环保型清水混凝土及其制备方法
CN105801165A (zh) 用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法
CN108455933A (zh) 一种利用含水赤泥直接制备注浆材料的方法
CN106747090A (zh) 一种改性白云石粉基矿物掺合料及其制备方法
CN107117916A (zh) 一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂
CN103864357A (zh) 一种预拌再生混凝土及其制备方法
CN105732088A (zh) 一种新型多孔砖及其制备方法
CN105036667B (zh) 一种防冻干混砂浆的制备方法
CN107892531A (zh) 隧道水泥砂浆的生产方法
CN103553515A (zh) 一种掺有磷渣粉的干粉抹灰砂浆
CN113336488A (zh) 一种低离析、低碳混凝土及其制备方法
CN109053062A (zh) 一种煤矸石混凝土及其制备方法与应用
WO2024108868A1 (zh) 一种基于膨胀土和工业固废的泡沫轻质土及其制备方法
CN105601208B (zh) 掺粉煤灰的混凝土及其制备方法
CN107759166A (zh) 半柔性路面材料及可快速开放交通的半柔性路面铺筑方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190416