CN110963776A

CN110963776A - 一种路基修复固体废弃物的回用方法

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Publication number: CN110963776A
Application number: CN201911282926.3A
Authority: CN
Inventors: 梁荷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明提供了一种路基修复固体废弃物的回用方法，包括如下步骤：S1，除掉面层的沥青；S2，采用震动破碎的方式将路基材料破碎成大块固体废弃物；S3，在路基修复现场对大块固体废弃物进一步破碎，得到不同粒级的集料；S4，将胶凝材料、水、骨料混合制成路基；骨料包括步骤S3的不同粒级的集料；胶凝材料包括磷石膏、矿渣、碱性激发剂和水硬性固化剂，碱性激发剂为钢渣、硅酸盐熟料和水玻璃中的至少一种；水硬性固化剂包括纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、聚乙烯醇、甲醛和尿素。本发明方法，能够将道路修复过程的固体废弃物进行现场回用，且制得的路基材料的强度能够满足要求，避免了资源的浪费和环境的污染。

Description

一种路基修复固体废弃物的回用方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物的回用领域，具体而言，涉及一种路基修复固体废弃物的回用方法。

背景技术

一般的高速路、城市公路等均设计有多层，主要包括依次设置的底基层、基层(又称水稳层)和面层，其中面层材料主要是沥青，底基层和基层的材料主要包括粒料、水和胶凝材料，具体的，根据实际情况，可以是混凝土和二灰碎石。

路基修复过程中，常常需要将各层材料破碎后挖出丢弃，重新采用新的水泥、碎石、二灰等配置新的底基层和基层，这样操作不仅浪费资源，还会产生大量的固体废弃物，从而造成了资源的浪费和环境的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路基修复固体废弃物的回用方法，能够将道路修复过程产生的固体废弃物进行现场回用，且制得的路基材料的强度能够满足要求，避免了资源的浪费和环境的污染。

本发明的实施例是这样实现的：一种路基修复废弃物的回用方法，包括如下步骤：S1，采用铣刨机除掉面层的沥青；S2，采用震动破碎的方式将底基层材料和基层材料破碎成大块固体废弃物；S3，在路基修复现场采用破碎机将步骤S2得到的大块固体废弃物进一步破碎，并经多级筛分后得到不同粒级的集料；S4，将胶凝材料、水、骨料按不同比例混合制成底基层材料和基层材料；骨料包括步骤S3得到的不同粒级的集料；胶凝材料包括磷石膏、矿渣、碱性激发剂和水硬性固化剂；碱性激发剂为钢渣、硅酸盐熟料和水玻璃中的至少一种；水硬性固化剂包括纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、聚乙烯醇、甲醛和尿素。

本发明的路基修复固体废弃物的回用方法，将破旧路基的底基层和基层的材料破碎后进行分级重新利用，将原破旧路基材料中的大块固体废弃物在现场破碎成砂子、石子大小的不同粒径的集料，并视情况选择是否需要补充一些新的石子、砂子等作为新的路基材料的主要组分；同时，本申请利用磷化工行业的固体废渣磷石膏、高炉炼铁的固体废渣矿渣等作为胶凝材料的主要成分进行新的路基材料的配置，这种设置，有效的进行了固废资源回用，避免造成资源浪费和环境污染；此外，采用磷石膏、矿渣、碱性激发剂和水硬性固化剂组成胶凝材料，利用磷石膏、矿渣和碱性激发剂的水化硬化机理，形成高强度的路基材料，且本发明的胶凝材料还添加了包含纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、聚乙烯醇、尿素、甲醛的水硬性固化剂，该水硬性固化剂进入到水化反应体系后，会在碱性激发剂以及水化反应释放的热量的作用下达到硅溶胶和铝溶胶胶凝反应的条件以及聚乙烯醇、甲醛和尿素的缩聚反应条件，从而形成多维网状的Si-O-Al结构与多维网状结构的聚乙烯醇缩甲醛，这两种网状结构同时形成并在形成过程中错综叠合，柔性链和硬性链之间交错，并在骨料的作用下压实，进一步增加了路基材料的强度和抗裂性能，从而能够保证路基的质量。

进一步地，步骤S2中的震动破碎采用机械震动破碎或超声震动破碎的方式。具体地，机械震动破碎采用路面共振破碎机进行。

采用震动破碎路基材料，能耗低、破碎效果好，破碎成的大块也便于搬运。

本发明的过硫水泥中各组分的质量含量满足：磷石膏35％～65％，矿渣30％～60％，碱性激发剂2％～10％，水硬性固化剂0.2％～1.0％。优选的，过硫水泥中各组分的质量含量满足：磷石膏45％～50％，矿渣38％～42％，碱性激发剂4％～6％，水硬性固化剂0.5％～0.6％。

这一配方，充分的考虑到磷石膏中CaSO₄的含量、矿渣中铝硅酸盐的含量、水化反应的模型及机理、路基材料的性能要求以及成本等，并经发明人多次试验后确定的最佳配方，在这一配方条件下，制得的路基材料的抗压强度最高，且成本较低。

本发明的水硬性固化剂包括如下重量百分比的组分：纳米硅溶胶10％～20％、纳米铝溶胶5％～10％、聚乙烯醇10％～20％、甲醛4％～8％、尿素2％～4％，余量为水。优选的，水硬性固化剂包括如下重量百分比的组分：纳米硅溶胶15％～18％、纳米铝溶胶8％～9％、聚乙烯醇18％～20％、甲醛4.2％～6.9％、尿素2.4％～3.7％，余量为水。

水硬性固化剂的配方设计，是为了使得不同网状结构的形成能够尽可能的同步，且柔性链段和硬性链段之间的比例合理，且经发明人多次试验后确定，在本发明的配方下制得的路基材料的抗压强度最高。

本发明的底基层的配比为：骨料2138kg/方～2238kg/方，胶凝材料265kg/方～365kg/方，水110kg/方～152kg/方。基层的配比为：骨料1839kg/方～1968kg/方，胶凝材料435kg/方～564kg/方，水180kg/方～235kg/方。

相比于常规的新料配置的底基层和基层，本发明的胶凝材料用量较高，这主要是由于本发明的胶凝材料主要采用固体废弃物磷石膏和钢渣组成，为了达到设计的强度，胶凝材料的用量稍高于常规水泥的用量。

本发明的有益效果是:

1.本发明的路基修复废弃物的回用方法，将破旧路基的底基层和基层的材料破碎后进行分级重新利用，并利用磷化工行业的固体废渣磷石膏、高炉炼铁过程中的副产矿渣等组成胶凝材料，这种设置，能够充分的利用路基修复的固体废弃物、磷化工产业的固体废弃物磷石膏以及高炉炼铁的固体废弃物矿渣，进而有效的进行了固废资源回用，避免造成资源浪费和环境污染；

2.本发明采用的胶凝材料配置的路基材料，能够在利用路基固废作为骨料的情况下，得到强度高、抗裂性强的路基材料，从而能够保证路基的质量；

3.本发明采用路基修复废弃物直接现场处理后作为新的路基材料使用，避免了大量运输废旧路基材料和新的路基材料所造成的人力物力的消耗，从而大大的降低了路基修复的成本。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供了一种路基修复固体废弃物的回用方法，包括如下步骤：S1，采用铣刨机除掉面层的沥青；S2，采用路面共振破碎机的方式将底基层材料和基层材料破碎成大块固体废弃物；S3，在路基修复现场采用破碎机将步骤S2得到的大块固体废弃物进一步破碎，并经多级筛分后得到不同粒级的集料；S4，将胶凝材料、水、骨料按不同比例混合制成底基层材料和基层材料；骨料包括石子、沙子和步骤S3得到的不同粒级的集料；胶凝材料包括磷石膏、矿渣、碱性激发剂和水硬性固化剂；碱性激发剂为钢渣、硅酸盐熟料和水玻璃中的至少一种；水硬性固化剂包括纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、聚乙烯醇、甲醛和尿素。本实施例的骨料全部采用破旧路基固废破碎后的集料，无需补充新的砂子和石子。

本实施例中，底基层材料各组分的配比为：骨料2238kg/方，胶凝材料265kg/方，水110kg/方。基层材料各组分的配比为：骨料1968kg/方，胶凝材料435kg/方，水180kg/方。

上述胶凝材料的组成包括：磷石膏65％，矿渣30％，碱性激发剂4.6％，水硬性固化剂0.4％。其中，水硬性固化剂包括：纳米硅溶胶20％、纳米铝溶胶5％、聚乙烯醇20％、甲醛8％、尿素4％，余量为水。

测得本实施例的底基层材料和基层材料铺设后制得的试块的抗压强度为：7天无侧限抗压强度为3.21Mpa，28天无侧限抗压强度为8.93Mpa。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

本实施例中，底基层材料各组分的配比为：骨料2138kg/方，胶凝材料365kg/方，152kg/方。基层材料各组分的配比为：骨料1839kg/方，胶凝材料564kg/方，235kg/方。

上述胶凝材料的组成包括：磷石膏35％，矿渣60％，碱性激发剂4.8％，水硬性固化剂0.2％。其中，水硬性固化剂包括：纳米硅溶胶10％、纳米铝溶胶10％、聚乙烯醇10％、甲醛4％、尿素2％，余量为水。

测得本实施例的底基层材料和基层材料铺设后制得的试块的抗压强度为：7天无侧限抗压强度为3.86Mpa，28天无侧限抗压强度为8.07Mpa。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：

本实施例中，底基层材料各组分的配比为：骨料2188kg/方，胶凝材料315kg/方，水131kg/方。基层材料各组分的配比为：骨料1909kg/方，胶凝材料505kg/方，水210kg/方。

上述胶凝材料的组成包括：磷石膏45％，矿渣49％，碱性激发剂5.5％，水硬性固化剂0.5％。其中，水硬性固化剂包括：纳米硅溶胶15％、纳米铝溶胶8％、聚乙烯醇15％、甲醛6％、尿素3％，余量为水。

测得本实施例的底基层材料和基层材料铺设后制得的试块的抗压强度为：7天无侧限抗压强度为3.88Mpa，28天无侧限抗压强度为8.97Mpa。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：

上述胶凝材料的组成包括：磷石膏45％，矿渣49％，碱性激发剂5.0％，水硬性固化剂1.0％。其中，水硬性固化剂包括：纳米硅溶胶15％、纳米铝溶胶8％、聚乙烯醇15％、甲醛5.8％、尿素2.7％，余量为水。

测得本实施例的底基层材料和基层材料铺设后制得的试块的抗压强度为：7天无侧限抗压强度为4.89Mpa，28天无侧限抗压强度为9.88Mpa。

综上，本发明的路基修复固体废弃物的回用方法，破旧路基的材料能够在现场大部分被回用，且采用的胶凝材料基本为磷石膏和钢渣等固废组成，大大的消耗了固体废弃物，使得被放错了位置的资源得以利用，且避免了废旧路基固废运输处理带来的成本增加及环境污染；此外本发明的方法制得的路基材料，其抗压强度高，完全能够满足路基材料对强度的要求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，采用铣刨机除掉面层的沥青；

S2，采用震动破碎的方式将底基层材料和基层材料破碎成大块固体废弃物；

S3，在路基修复现场采用破碎机将步骤S2得到的大块固体废弃物进一步破碎，并经多级筛分后得到不同粒级的集料；

S4，将胶凝材料、水、骨料按不同比例混合制成底基层材料和基层材料；所述骨料包括石子、沙子和步骤S3得到的不同粒级的集料；所述胶凝材料包括磷石膏、矿渣、碱性激发剂和水硬性固化剂；所述碱性激发剂为钢渣、硅酸盐熟料和水玻璃中的至少一种；所述水硬性固化剂包括纳米硅溶胶、纳米铝溶胶、聚乙烯醇、甲醛和尿素。

2.根据权利要求1所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述步骤S2中的震动破碎采用机械震动破碎的方式或超声震动破碎的方式。

3.根据权利要求2所述的路基修复废弃物的回用方法，其特征在于，所述机械震动破碎采用路面共振破碎机进行。

4.根据权利要求1所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述过硫水泥中各组分的质量含量满足：磷石膏35％～65％，矿渣30％～60％，碱性激发剂2％～10％，水硬性固化剂0.2％～1.0％。

5.根据权利要求4所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述过硫水泥中各组分的质量含量满足：磷石膏45％～50％，矿渣38％～42％，碱性激发剂4％～6％，水硬性固化剂0.5％～0.6％。

6.根据权利要求1所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述水硬性固化剂各组分的质量百分比满足：纳米硅溶胶10％～20％、纳米铝溶胶5％～10％、聚乙烯醇10％～20％、甲醛4％～8％、尿素2％～4％，余量为水。

7.根据权利要求6所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述水硬性固化剂各组分的质量百分比满足：纳米硅溶胶15％～18％、纳米铝溶胶8％～9％、聚乙烯醇18％～20％、甲醛4.2％～6.9％、尿素2.4％～3.7％，余量为水。

8.根据权利要求1所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述底基层各组分的配比满足：骨料2138kg/方～2238kg/方，胶凝材料265kg/方～365kg/方，水110kg/方～152kg/方。

9.根据权利要求1所述的路基修复固体废弃物的回用方法，其特征在于，所述基层各组分的配比满足：骨料1839kg/方～1968kg/方，胶凝材料435kg/方～564kg/方，水180kg/方～235kg/方。