CN112390596A - 一种含有市政污泥的路基材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有市政污泥的路基材料，包括市政污泥、生石灰、木质素磺酸钠、环状糊精、水泥、粉煤灰和沙子。该发明通过不同原料间的复配组合，降低了污泥的湿胀干缩性，降低了提高了污泥的力学性能和耐水稳定性，可以代替传统路基材料，用于次干路和支路的道路铺设，同时，路基材料的来源广泛，成本低，更适合工程应用。

Description

一种含有市政污泥的路基材料
技术领域
本发明属于固体废弃物利用技术领域，具体涉及一种含有市政污泥的路基材料。
背景技术
传统筑路材料的开采、加工、运输、储存和使用，导致大量青山和植被毁坏，水土流失浪费大量的资源，释放大量的CO2加重温室效应。天然筑路材料日趋短缺，筑路成本逐年提高，加剧了工程投资不足与成本不断上升的矛盾。
城市建设指南有规定，路基材料与填筑不应使用淤泥、沼泽土、泥炭土、冻土、盐渍土、腐殖土、有机土及含生活垃圾的土做路基填料。
CN109987907A公开了一种含有市政污泥残渣的道路路基材料，该道路路基材料，包括凝胶材料和辅助材料，以质量分数计，所述的凝胶材料包括75％-100％的市政污泥残渣和0-25％的水泥，以辅助材料各组分的质量占凝胶材料的总质量的百分比为准，所述的辅助材料包括0-30％的沙子、8％-20％的石灰和25％-50％的水，该发明所制得的路基材料可用于道路施工在提高道路质量的同时降低道路施工预算，又能为日益增多的市政污泥提供资源化再利用新的途径，实现了废物的循环利用。但该发明的市政污泥残渣需要经过惰性气体氛围下300℃-900℃热解1-4h处理，能耗大，不适合大规模推广应用。
CN111410468A公开了一种河道固废在路基材料上的应用，所述路基材料的配方按照重量比包括：尾泥40-60％、石子和/粗砂40-60％、水泥5-10％、石灰1-3％和固化剂0.1-0.3‰，其中，尾泥为含水率低于50％的泥饼；该发明利用河道湖泊淤泥替代传统的筑路材料，从而降低筑路成本，经济效益和生态环境效益明显。
由于污泥本身抵抗水分变化的能力较差，干燥条件下容易失水并产生严重收缩变形，潮湿条件下又容易吸水膨胀。即使经过固化处理，污泥仍然具有明显的湿胀干缩性，随着干湿循环次数的增加，污泥的耐水稳定性变差，力学性能不高，从而限制了污泥在道路建设中的应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含有市政污泥的路基材料，该路基材料的力学性能高，耐水稳定性好，可代替传统的路基材料用于道路建设。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种含有市政污泥的路基材料，包括市政污泥、生石灰、木质素磺酸钠、环状糊精、水泥、粉煤灰和沙子。
优选地，一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥80-100份、生石灰10-15份、木质素磺酸钠5-10份、环状糊精8-16份、水泥10-20份、粉煤灰15-25份和沙子10-25份。
优选地，所述路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥82-95份、生石灰12-14份、木质素磺酸钠6-9份、环状糊精9-15份、水泥12-18份、粉煤灰16-24份和沙子11-24份。
优选地，所述市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为44:7:5:9。
优选地，所述沙子的粒径为0.18-0.85mm。
优选地，所述市政污泥为污水处理厂含水率为55-60％的剩余污泥。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本发明还提供了上述路基材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将市政污泥、生石灰、木质磺酸钠和环状糊精混合，加水搅拌，得到混合料；
S2、向步骤S1得到的混合料中加入粉煤灰、沙子、水泥拌合均匀，得到所述路基材料。
优选地，步骤S1中所述水的加入量为所述路基材料的0.2-0.3。
本发明还提供了上述路基材料在修建次干路和支路中的应用。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的路基材料包括市政污泥、生石灰、木质素磺酸钠、环状糊精、水泥、粉煤灰和沙子，通过不同原料间的复配组合，降低了污泥的湿胀干缩性，降低了提高了污泥的力学性能和耐水稳定性，可以代替传统路基材料，用于次干路和支路的道路铺设。
(2)该发明路基材料的来源广泛，成本低，更适合工程应用，应用前景广阔。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品，其中，所述市政污泥为污水处理厂含水率为55-60％的剩余污泥；所述水泥为普通硅酸盐水泥。
一种含有市政污泥的路基材料，包括市政污泥、生石灰、木质素磺酸钠、环状糊精、水泥、粉煤灰和沙子。
优选地，一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥80-100份、生石灰10-15份、木质素磺酸钠5-10份、环状糊精8-16份、水泥10-20份、粉煤灰15-25份和沙子10-25份。
优选地，所述路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥82-95份、生石灰12-14份、木质素磺酸钠6-9份、环状糊精9-15份、水泥12-18份、粉煤灰16-24份和沙子11-24份。
优选地，所述市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为88:14:10:18。
优选地，所述沙子的粒径为0.18-0.85mm。
本发明还提供了上述路基材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将市政污泥、生石灰、木质磺酸钠和环状糊精混合，加水搅拌，得到混合料；
S2、向步骤S1得到的混合料中加入粉煤灰、沙子、水泥拌合均匀，得到所述路基材料。
优选地，步骤S1中所述水的加入量为所述路基材料的0.2-0.3。
本发明还提供了上述路基材料在修建次干路和支路中的应用。
实施例1
一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥80份、生石灰10份、木质素磺酸钠5份、环状糊精8份、水泥10份、粉煤灰15份和沙子10份；
所述沙子的粒径为0.18mm。
上述路基材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将市政污泥、生石灰、木质磺酸钠和环状糊精混合，加水搅拌，得到混合料；
所述水的加入量为所述路基材料的0.2；
S2、向步骤S1得到的混合料中加入粉煤灰、沙子、水泥拌合均匀，得到所述路基材料。
实施例2
一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥100份、生石灰15份、木质素磺酸钠10份、环状糊精16份、水泥20份、粉煤灰25份和沙子25份；
所述沙子的粒径为0.85mm。
上述路基材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将市政污泥、生石灰、木质磺酸钠和环状糊精混合，加水搅拌，得到混合料；
所述水的加入量为所述路基材料的0.3；
S2、向步骤S1得到的混合料中加入粉煤灰、沙子、水泥拌合均匀，得到所述路基材料。
实施例3
一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥88份、生石灰14份、木质素磺酸钠8份、环状糊精10份、水泥18份、粉煤灰20份和沙子20份；
所述市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为44:7:5:9；
所述沙子的粒径为0.355mm。
上述路基材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将市政污泥、生石灰、木质磺酸钠和环状糊精混合，加水搅拌，得到混合料；
所述水的加入量为所述路基材料的0.28；
S2、向步骤S1得到的混合料中加入粉煤灰、沙子、水泥拌合均匀，得到所述路基材料。
实施例4
一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥88份、生石灰14份、木质素磺酸钠7份、环状糊精10份、水泥18份、粉煤灰22份和沙子18份；
所述市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为44:7:5:9；
所述沙子的粒径为05mm。
实施例5
一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥82份、生石灰12份、木质素磺酸钠6份、环状糊精9份、水泥12份、粉煤灰16份和沙子11份。
制备方法同实施例3。
实施例6
一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥95份、生石灰14份、木质素磺酸钠9份、环状糊精15份、水泥18份、粉煤灰24份和沙子24份。
制备方法同实施例3。
对比例1
本对比例与实施例3的不同在于：一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥60份、生石灰10份、木质素磺酸钠8份、环状糊精20份、水泥20份、粉煤灰20份和沙子20份。
对比例2
本对比例与实施例3的不同在于：一种含有市政污泥的路基材料，包括以下重量份的原料：市政污泥110份、生石灰20份、木质素磺酸钠8份、环状糊精20份、水泥20份、粉煤灰20份和沙子20份。
实验例一 力学性能测试
采用圆柱形试样，直径100mm，高度200mm，试样模具采用PVC管制作。
试样制样过程包括:
(1)搅拌：将试验材料根据试验方案配比后置入搅拌机内搅拌，控制搅拌机转速为10rpm，考虑到试样的均匀性，共搅拌两次，每次15min。
(2)击实：采用击实法制样。击实锤重305g，落距290mm，搅拌均匀后每层击实20次，分5层击实成型。同一配方同一龄期成型3个平行试样。
(3)养护：击实成型后将试样置于标准养护室(温度18-22℃，相对湿度＞95％)内进行养护，养护1d后脱模，继续养护至7d龄期进行试验。
无侧限抗压强度：试验步骤依照《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)进行。采用20kN万能试验机进行无侧限抗压强度试验，控制加荷速率为3mm/min，当荷载达到峰值后，继续进行3-5％的应变后停止试验；若无峰值出现，试验进行到应变达20％为止，并控制试验在10min内完成。
将实施例1-6和对比例1-2得到的路基材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
组别 7d无侧限抗压强度/MPa
实施例1 1.69
实施例2 1.83
实施例3 2.76
实施例4 2.47
实施例5 1.78
实施例6 1.94
对比例1 1.54
对比例2 1.49
由上表可知，本发明实施例1-6的路基材料7d无侧限抗压强度为1.69-2.76MPa，表明本发明的路基材料的力学性能较好，同时，由实施例3和4可知，当市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为44:7:5:9，制备的路基材料的力学性能较佳。
实验例二 水稳定性测试
将实施例1-6和对比例1-2的路基材料分别直径100mm，高度200mm的试样，制备方法参照实施例一，养护1d后脱膜，继续养护至28d龄期进行干湿循环实验。
将试样置于高度为2cm，温度为4℃的自来水中，并不断添加自来水，使水位始终没过试样，达到饱和状态后，取出试样，在阴凉通风处风干至试样质量基本稳定(含水量8％)，至此完成一个干湿循环过程。
分别将本发明实施例1-6和对比例1-2制备的试样进行10次干湿循环，完成第10次干湿循环后将实施例1-6和对比例1-2的试样进行无侧限抗压强度试验，试验方法参照实验例一，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002818935890000081
由上表可知，本发明的路基材料经过10次干湿循环后，无侧限抗压强度在1.10-3.36MPa，表明本发明的路基材料的耐水稳定性好。同时发现，当市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为44:7:5:9，制备的路基材料的耐水稳定性较佳。
综上所述，本发明的路基材料包括市政污泥、生石灰、木质素磺酸钠、环状糊精、水泥、粉煤灰和沙子，通过不同原料间的复配组合，降低了污泥的湿胀干缩性，降低了提高了污泥的力学性能和耐水稳定性，可以代替传统路基材料，用于次干路和支路的道路铺设，同时，路基材料的来源广泛，成本低，更适合工程应用。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种含有市政污泥的路基材料，包括市政污泥、生石灰、木质素磺酸钠、环状糊精、水泥、粉煤灰和沙子。
2.根据权利要求1所述的路基材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：市政污泥80-100份、生石灰10-15份、木质素磺酸钠5-10份、环状糊精8-16份、水泥10-20份、粉煤灰15-25份和沙子10-25份。
3.根据权利要求2所述的路基材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：市政污泥82-95份、生石灰12-14份、木质素磺酸钠6-9份、环状糊精9-15份、水泥12-18份、粉煤灰16-24份和沙子11-24份。
4.根据权利要求3所述的路基材料，其特征在于，所述市政污泥、生石灰、环状糊精和水泥的质量比为44:7:5:9。
5.根据权利要求1所述的路基材料，其特征在于，所述沙子的粒径为0.18-0.85mm。
6.根据权利要求1所述的路基材料，其特征在于，所述市政污泥为污水处理厂含水率为55-60％的剩余污泥。
7.根据权利要求1所述的路基材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
8.根据权利要求1-7任一项所述的路基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将市政污泥、生石灰、木质磺酸钠和环状糊精混合，加水搅拌，得到混合料；
S2、向步骤S1得到的混合料中加入粉煤灰、沙子、水泥拌合均匀，得到所述路基材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述水的加入量为所述路基材料总量的0.2-0.3。
10.根据权利要求1-7任一项所述的路基材料在在修建次干路和支路中的应用。
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