CN112250392B - 一种用于道路建设的人工碎石及其制备方法 - Google Patents

一种用于道路建设的人工碎石及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于道路建设的人工碎石的制备方法，包括：将粉煤灰、水泥、砂子、水和减水剂混合，得到砂浆；将所述砂浆制成块体；将所述块体养护后破碎，得到用于道路建设的人工碎石。本发明提供的人工碎石的制造工艺简单，可充分利用循环流化床燃煤发电企业的高钙粉煤灰，促进高钙粉煤灰综合利用的同时大大降低工程造价。本发明采用不同的粉煤灰和水泥、砂子复配，制成的砂浆块体养护后抗压强度达到20～45MPa，然后破碎得到不同粒径的人工碎石。本发明还提供了一种用于道路建设的人工碎石。

Description

一种用于道路建设的人工碎石及其制备方法
技术领域
本发明属于道路建设技术领域，尤其涉及一种用于道路建设的人工碎石及其制备方法。
背景技术
道路建设过程中，水泥稳定碎石基层由于整体性强、刚度大，降低了其上厘清面层所承受的弯拉应力，车载抗疲劳能力较强，应用十分广泛。近年来我国砂石骨料消费呈逐年增长态势，优质石料资源日益减少，质量不达标的石料导致水泥稳定碎石基层容易开裂，存在安全隐患。过去以源于矿山开采的天然碎石为主，随着天然碎石逐渐枯竭、生态保护要求提高和建设工程需求量持续增加，亟需人工碎石替代天然碎石弥补道路建设市场需求。目前也有一些利用建筑垃圾经过处理之后用于道路的建设、养护和维修，但是由于建筑垃圾来源不稳，且组份复杂多变，会导致抗压强度不达标等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于道路建设的人工碎石及其制备方法，本发明提供的用于道路建设的人工碎石强度较高且具有良好的经济效益。
本发明提供了一种用于道路建设的人工碎石的制备方法，包括：
将粉煤灰、水泥、砂子、水和减水剂混合，得到砂浆；
将所述砂浆制成块体；
将所述块体养护后破碎，得到用于道路建设的人工碎石。
优选的，所述粉煤灰、水泥和砂子的质量比为(4～7)：(1～4)：(1～3)；
所述减水剂的质量为水泥质量的0.5～1.2％。
优选的，所述块体养护后的强度为20～45MPa。
优选的，所述粉煤灰为高钙粉煤灰，所述粉煤灰的细度≤30％；
所述粉煤灰中游离氧化钙的质量分数为0.5～10％。
优选的，所述粉煤灰使用之前还包括：将所述粉煤灰进行预养护，所述预养护的方法包括：
将粉煤灰喷水润湿后进行放置；
所述放置的温度为20～60℃；
所述放置的相对湿度为60～95％RH；
所述放置的时间为48～72小时。
优选的，所述制成块体过程中的振动压力为0.3～0.7MPa，振幅为4～6mm，频率为45～55Hz，成型时间为30～60s。
优选的，所述养护的温度为20～30℃，相对湿度大于90％；所述养护的时间为25～30天。
优选的，所述块体的尺寸为300mm*120mm*100mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的用于道路建设的人工碎石。
优选的，所述用于道路建设的人工碎石粒径的为5～35mm。
我国每年约有5亿吨粉煤灰堆场，其中20％是循环流化床所产高钙粉煤灰，不仅占用土地，而且存在扬尘污染空气和渗滤液污染地下水的风险，本发明利用这些大宗固废生产碎石骨料，既可减少天然碎石开采对矿山资源的消耗，还能实现大宗固废资源化利用，减少填埋占地、避免扬尘引起环境和安全隐患等问题，也可显著降低建筑成本，具有明显的经济效益前景。
本发明提供的人工碎石制造工艺简单，可充分利用循环流化床燃煤发电企业的高钙粉煤灰，促进高钙粉煤灰综合利用的同时大大降低工程造价。本发明采用不同的粉煤灰和水泥、砂子复配，可制得不同强度要求的人工碎石，抗压强度达到20～45MPa。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于道路建设的人工碎石制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。实施例中，所用方法如无特别说明，均为常规方法。
本发明提供了一种用于道路建设的人工碎石的制备方法，包括：
将粉煤灰、水泥、砂子、水和减水剂混合，得到砂浆；
将所述砂浆制成块体；
将所述块体养护后破碎，得到用于道路建设的人工碎石。
在本发明中，所述粉煤灰优选为循环流化床燃煤发电企业所产生的高钙粉煤灰，所述高钙粉煤灰的细度优选≤30％；所述高钙粉煤灰中的游离氧化钙(f-CaO)的质量分数优选为0.5～10％，更优选为1～8％，最优选为3～6％。
在本发明中，所述粉煤灰使用之前优选还包括：
将所述粉煤灰进行预养护，所述预养护的方法优选包括：
将粉煤灰喷水润湿后进行放置；
所述放置的温度为20～60℃；
所述放置的相对湿度为60～95％RH；
所述放置的时间为48～72小时。
在本发明中，所述放置的温度优选为30～50℃，更优选为35～45℃；所述放置的相对湿度优选为70～90％RH，更优选为75～85％RH，最优选为80％RH；所述放置的时间优选为50～70小时，更优选为55～65小时，最优选为60小时。
在本发明中，所述水泥优选为普通硅酸盐水泥，更优选为42.5级普通硅酸盐水泥。
在本发明中，所述砂子优选为标准砂。
在本发明中，所述减水剂优选为聚羧酸减水剂。
在本发明中，所述粉煤灰、水泥和砂子的质量比优选为(4～7)：(1～4)：(1～3)，更优选为(5～6)：(2～3)：(1.5～2.5)；所述水的用量优选为粉煤灰、水泥和砂子总质量的5％～15％，更优选为8～12％，最优选为10％；所述减水剂的质量优选为水泥质量的0.5～1.2％，更优选为0.8～1.0％。
在本发明中，优选采用成型机将所述砂浆制成块体，所述制成块体过程中的振动压力优选为0.3～0.7MPa，更优选为0.4～0.6MPa，最优选为0.5MPa；振幅优选为4～6mm，更优选为5mm；频率优选为45～55Hz，更优选为50Hz；成型时间优选为30～60s，更优选为40～50s，最优选为45s。
在本发明中，所述块体的尺寸优选为300mm*120mm*100mm。
在本发明中，所述块体养护的温度优选为20～30℃，更优选为25℃；所述块体养护的相对湿度优选大于90％；所述块体养护的时间优选为25～30天，更优选为28天；所述块体养护后的强度优选为20～45MPa，更优选为25～40MPa，最优选为30～35MPa。
本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的用于道路建设的人工碎石。
在本发明中，所述用于道路建设的人工碎石的粒径优选为5～35mm，更优选为5～10mm、10～20mm或10～35mm；所述用于道路建设的人工碎石粒径的抗压强度优选为20～45MPa。
我国每年约有5亿吨粉煤灰堆场，其中20％是循环流化床所产高钙粉煤灰，不仅占用土地，而且存在扬尘污染空气和渗滤液污染地下水的风险，本发明利用这些大宗固废生产碎石骨料，既可减少天然碎石开采对矿山资源的消耗，还能实现大宗固废资源化利用，减少填埋占地、避免扬尘引起环境和安全隐患等问题，也可显著降低建筑成本，具有明显的经济效益前景。
本发明提供的人工碎石制造工艺简单，可充分利用循环流化床燃煤发电企业的高钙粉煤灰，促进高钙粉煤灰综合利用的同时大大降低工程造价。本发明采用不同的粉煤灰和水泥、砂子复配，可制得不同强度要求的人工碎石，抗压强度达到20～45MPa。
本发明通过高钙粉煤灰预养护，砂浆块制备和砂浆块破碎三个阶段，得到满足不同强度要求的人工碎石(抗压强度20～45MPa)；优点在于，人工碎石制造过程简单，可以充分利用大宗工业固废高钙粉煤灰，大大降低工程造价，提高固废综合利用率，降低固废堆场带来的扬尘等环保风险。此外，通过调整水泥与高钙粉煤灰的配比，可以制得满足不同强度要求的人工碎石。
本发明以下实施例中所采用的高钙粉煤灰为循环流化床电厂灰库提供的粉煤灰，42.5级普通硅酸盐水泥为市售商品(海螺牌，P.O 42.5)，标准砂为市售商品(厦门艾思欧标准砂有限公司提供，符合GB/T17671-1999标准)，聚羧酸减水剂为市售商品(厦门市华星化工实业有限公司提供，HX-601A型)。
本发明以下实施例所提供的用于道路建设的人工碎石制备方法的工艺流程图如图1所示。
实施例1
选取细度为10％，f-CaO质量分数为5％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于室温(25℃左右)、湿度60％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥100Kg，标准砂50Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰200Kg，水40kg和聚羧酸减水剂1.2kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间30s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，采用GB/T17671-1999《水泥胶砂强度试验》方法对本发明实施例1获得的养护后的砂浆块体进行抗压强度检测，检测结果为40MPa；
利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
实施例2
选取细度为10％，f-CaO质量分数为8％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于40℃左右、湿度90％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥100Kg，标准砂50Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰200Kg，水40kg和聚羧酸减水剂1.2kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间30s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
按照实施例1的方法，对本发明实施例2获得的养护后的砂浆块体的抗压强度进行检测，检测结果为45MPa。
实施例3
选取细度为30％，f-CaO质量分数为5％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于40℃左右、湿度90％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥100Kg，标准砂50Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰200Kg，水40kg和聚羧酸减水剂1.2kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间30s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
按照实施例1的方法，对本发明实施例3获得的养护后的砂浆块体进行抗压强度检测，检测结果为42MPa。
实施例4
选取细度为10％，f-CaO质量分数为5％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于室温(25℃左右)、湿度60％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥80Kg，标准砂100Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰170Kg，水38kg和聚羧酸减水剂0.5kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间40s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
按照实施例1的方法，对本发明实施例4获得的养护后的砂浆块体进行抗压强度检测，检测结果为35MPa。
实施例5
选取细度为10％，f-CaO质量分数为5％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于室温(25℃左右)、湿度60％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥70Kg，标准砂50Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰230Kg，水48kg和聚羧酸减水剂0.9kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间50s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
按照实施例1的方法，对本发明实施例5获得的养护后的砂浆块体进行抗压强度检测，检测结果为25MPa。
实施例6
选取细度为10％，f-CaO质量分数为5％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于室温(25℃左右)、湿度60％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥60Kg，标准砂100Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰190Kg，水35kg和聚羧酸减水剂0.5kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间40s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
按照实施例1的方法，对本发明实施例6获得的养护后的砂浆块体进行抗压强度检测，检测结果为30MPa。
实施例7
选取细度为10％，f-CaO质量分数为5％的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于室温(25℃左右)、湿度60％RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥50Kg，标准砂100Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰200Kg，水38kg和聚羧酸减水剂0.6kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm*120mm*100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间50s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5～35mm的人工碎石。
按照实施例1的方法，对本发明实施例7获得的养护后的砂浆块体进行抗压强度检测，检测结果为20MPa。
我国每年约有5亿吨粉煤灰堆场，其中20％是循环流化床所产高钙粉煤灰，不仅占用土地，而且存在扬尘污染空气和渗滤液污染地下水的风险，本发明利用这些大宗固废生产碎石骨料，既可减少天然碎石开采对矿山资源的消耗，还能实现大宗固废资源化利用，减少填埋占地、避免扬尘引起环境和安全隐患等问题，也可显著降低建筑成本，具有明显的经济效益前景。
本发明提供的人工碎石制造工艺简单，可充分利用循环流化床燃煤发电企业的高钙粉煤灰，促进高钙粉煤灰综合利用的同时大大降低工程造价。本发明采用不同的粉煤灰和水泥、砂子复配，砂浆块体养护后抗压强度达到20～45MPa，破碎后可制得不同强度要求的人工碎石。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于道路建设的人工碎石的制备方法，包括：
选取细度为10%，f-CaO 质量分数为8%的高钙粉煤灰为原料；
将所述高钙粉煤灰除杂，并于表面喷洒水，置于40℃、湿度90%RH环境养护48小时；
将42.5级普通硅酸盐水泥100Kg，标准砂50 Kg，以及上述处理后的高钙粉煤灰200 Kg，水40kg和聚羧酸减水剂1.2kg共同投入砂浆搅拌机搅拌均匀，得到砂浆；
将所述砂浆用砌块成型机制成尺寸为300mm* 120mm* 100mm的砂浆块体，制备过程中的振动压力为0.5MPa，振幅5±1mm，频率50Hz，成型时间30s；
将所述砂浆块体置于自然环境中养护28天后，利用颚式破碎机对养护后的砂浆块体进行破碎，得到粒径5~35mm的人工碎石。
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