CN115321863A - 一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料、制备方法及水泥稳定碎石基层 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，尤其是一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料、制备方法及水泥稳定碎石基层，制备方法包括以下步骤：S1：配置碱激发溶液：在碱激发剂中加入羟丙基甲基纤维素和偶联剂，配置成碱激发溶液；S2：配置再生骨料强化液：将熔结凝灰岩石粉加入S1配置的碱激发溶液中，加水配置成浆体；S3：将再生骨料浸泡在S2配置的浆体中，充分浸泡后取出并晾干。熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料由上述制备方法制作，水泥稳定碎石基层包括以下重量份的原料：水泥30～50份、熔结凝灰岩石粉50～70份、消石灰10～20份、水90～100份、协同强化后的再生骨料1000份。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料及其制备方法，以及水泥稳定碎石基层。
背景技术
我国当前正处于城市化发展的关键时期，大规模基础设施建设每年产生建筑垃圾。建筑行业产生的大量建筑垃圾随意倾倒和堆积，将引发严重的环境污染，建筑垃圾的资源化利用已成为目前的研究热点。与此同时，建筑行业和公路建设需要大量的天然石料，天然石料资源匮乏也日益突出。水泥稳定碎石基层由于其良好的性能在沥基路面层中广泛应用，相关规范对于路面基层强度要求不是很高，因而将由建筑垃圾去杂质破碎制得的合适级配砖混再生骨料，将其用于水泥稳定碎石基层材料中不仅符合我国可持续发展的理念，而且也极大地减少了建筑垃圾对环境的污染和处置所耗费的人力财力。
随着国内天然砂、河砂等资源的枯竭和政府对开采管控力度加大，机制砂替代天然砂已成为行业发展必然趋势。机制砂石破碎过程中会产生大量的石粉废弃物，其产生量可达机制砂石的10％～20％。熔结凝灰岩石粉是指熔结凝灰岩在机械破碎过程中产生的0.075mm以下的微粉。由于熔结凝灰岩特殊的形成条件，破碎过程中产生的石粉具有与火山灰质材料、粉煤灰等类似的化学活性，化学成分主要以SiO2、Al2O3、K2O和Na2O为主。因此，可采用熔结凝灰岩石粉废弃物对再生骨料进行强化处理，使得再生骨料性能提升的同时，实现固废的协同资源化利用。此外，熔结凝灰岩石粉在水泥稳定碎石基层中，可部分替代水泥，降低水泥用量，实现“节能减碳”。
发明内容
本发明提供一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料及其制备方法，将熔结凝灰岩石粉通过碱激发剂激发其活性，渗入再生骨料的裂隙或吸附再生骨料表面，达到再生骨料强化作用，提升再生骨料品质；还提供一种水泥稳定碎石基层，在水泥稳定碎石基层中采用熔结凝灰岩石粉替代部分水泥，降低水泥用量，实现固废协同资源化利用，有效降低建筑垃圾对环境造成的污染，有利于“低碳循环经济”和“无废城市”建设。
本发明采用的技术方案如下：一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
S1：配置碱激发溶液：在碱激发剂中加入羟丙基甲基纤维素和偶联剂，配置成碱激发溶液；
S2：配置再生骨料强化液：将熔结凝灰岩石粉加入S1配置的碱激发溶液中，加水配置成浆体；
S3：将再生骨料浸泡在S2配置的浆体中，充分浸泡后取出并晾干。
作为优选，该制备方法中，原料的重量份数为：熔结凝灰岩石粉10～20份、再生骨料100份、碱激发剂5～10份、水5～10份、羟丙基甲基纤维素0.1～0.3 份、偶联剂0.02～0.05份。
作为优选，所述的碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃复合激发剂，通过氢氧化钠调节水玻璃的模数。
作为优选，所述的氢氧化钠将水玻璃的模数调节至1.1。
作为优选，所述的羟丙基甲基纤维素的粘度为10～20万Pa·s。
作为优选，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570中的一种。
作为优选，所述的熔结凝灰岩石粉的化学成分主要包括SiO2、Al2O3，具有一定的火山灰活性，细度为200～400目，SiO2含量≥65％，Al2O3含量≥10％，CaO 含量≤5％。
一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料，通过上述制备方法制备而成。
一种水泥稳定碎石基层，包括以下重量份的原料：水泥30～50份、熔结凝灰岩石粉50～70份、消石灰10～20份、水90～100份、协同强化后的再生骨料1000份。
作为优选，所述协同强化后的再生骨料中，0～4.75mm粒径的270份、4.75～ 9.5mm粒径的110份、9.5～19.0mm粒径的280份、19～37.5mm粒径的340 份。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明利用熔结凝灰岩的火山灰活性，在碱激发剂的作用下产生凝胶填充在再生骨料孔隙，实现再生骨料强化，可以实现固废的协同资源化利用，降低再生骨料处置成本。
2、本发明采用熔结凝灰岩石粉部分取代水泥，配置水泥稳定碎石基层，降低水泥用量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为再生骨料强化及水泥稳定碎石基层制备流程图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
熔结凝灰岩石粉取自某熔结凝灰岩砂石骨料生产系统中由除尘器收集的石粉，其化学成分见表1，细度为325目。
表1熔结凝灰岩石粉化学成分/％
| SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Na<sub>2</sub>O | K<sub>2</sub>O | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | 其他 |
| 70.0 | 11.5 | 3.9 | 4.8 | 1.6 | 1.0 | 0.4 | 6.8 |
再生骨料：粒径为0～37.5mm，经筛分后形成0～4.75mm、4.75～9.5mm、 9.5～19.0mm、19～37.5mm四种级配。其技术指标见表2。
表2再生骨料技术指标
氢氧化钠：实验室化学分析纯。
水玻璃：模数为2.82，含固量为33.73％，其中Na2O和SiO2的含量分别为 9.03％和24.7％。
羟丙基甲基纤维素：起到保水、增粘作用，粘度为15万Pa·s。
偶联剂：硅烷偶联剂KH560。
熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，步骤如下：
采用氢氧化钠调节水玻璃的模数至1.1配制碱激发剂，将碱激发剂10份、羟丙基甲基纤维素0.2份和偶联剂0.03份混合均匀配置成再生骨料碱激发溶液；将15份的熔结凝灰岩石粉加入碱激发溶液中，加5份的水配置成浆体；将再生骨料浸泡在浆体中浸泡2小时，取出并晾干。
通过上述制备方法，得到熔结凝灰岩石粉协同强化后的再生骨料。
采用30份水泥、70份熔结凝灰岩石粉、20份消石灰、100份水、270份0～4.75 mm粒径的再生骨料、110份4.75～9.5mm粒径的再生骨料、280份9.5～19.0mm 粒径的再生骨料、340份19～37.5mm粒径的再生骨料，制备水泥稳定碎石基层。此处的再生骨料为熔结凝灰岩石粉协同强化后的再生骨料。
经测试28d无侧限抗压强度达到4.2MPa，满足路用性能要求。
实施例2:
熔结凝灰岩石粉取自某熔结凝灰岩砂石骨料生产系统中由除尘器收集的石粉，其化学成分见表3，细度为325目。
表3熔结凝灰岩石粉化学成分/％
| SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Na<sub>2</sub>O | K<sub>2</sub>O | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | 其他 |
| 67.0 | 14.5 | 2.8 | 4.7 | 2.6 | 1.1 | 0.7 | 6.6 |
再生骨料：粒径为0～37.5mm，经筛分后形成0～4.75mm、4.75～9.5mm、 9.5～19.0mm、19～37.5mm四种级配。其技术指标见表4。
表4再生骨料技术指标
| 项目 | 吸水率/％ | 针片状含量/％ | 压碎值/％ | 表观密度/(gcm<sup>-3</sup>) |
| 再生骨料 | 5.0 | 15.5 | 18.9 | 2.6 |
| 规范要求 | ≤25 | ≤22 | ≤32 | ≥2.5 |
氢氧化钠：实验室化学分析纯。
水玻璃：模数为2.82，含固量为33.73％，其中Na2O和SiO2的含量分别为 9.03％和24.7％。
羟丙基甲基纤维素：起到保水、增粘作用，粘度为10万Pa·s。
偶联剂：硅烷偶联剂KH570。
熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，步骤如下：
采用氢氧化钠调节水玻璃的模数至1.1配制碱激发剂，将碱激发剂10份、羟丙基甲基纤维素0.3份和偶联剂0.05份混合均匀配置成再生骨料碱激发溶液；将10份的熔结凝灰岩石粉加入碱激发溶液中，加10份的水配置成浆体；将再生骨料浸泡在浆体中浸泡2小时，取出并晾干。
通过上述制备方法，得到熔结凝灰岩石粉协同强化后的再生骨料。
采用50份水泥、70份熔结凝灰岩石粉、95份水、15份消石灰、270份0～4.75 mm粒径的再生骨料、110份4.75～9.5mm粒径的再生骨料、280份9.5～19.0mm 粒径的再生骨料、340份19～37.5mm粒径的再生骨料，制备水泥稳定碎石基层。此处的再生骨料为熔结凝灰岩石粉协同强化后的再生骨料。
经测试28d无侧限抗压强度达到5.2MPa，满足路用性能要求。
实施例3:
熔结凝灰岩石粉取自某熔结凝灰岩砂石骨料生产系统中由除尘器收集的石粉，其化学成分见表5，细度为325目。
表5熔结凝灰岩石粉化学成分/％
| SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Na<sub>2</sub>O | K<sub>2</sub>O | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | 其他 |
| 75.0 | 13.5 | 2.5 | 2.2 | 0.6 | 0.7 | 0.7 | 4.8 |
再生骨料：粒径为0～37.5mm，经筛分后形成0～4.75mm、4.75～9.5mm、 9.5～19.0mm、19～37.5mm四种级配。其技术指标见表6。
表6再生骨料技术指标
| 项目 | 吸水率/％ | 针片状含量/％ | 压碎值/％ | 表观密度/(gcm-3) |
| 再生骨料 | 4.5 | 16.7 | 22.5 | 2.6 |
| 规范要求 | ≤25 | ≤22 | ≤32 | ≥2.5 |
氢氧化钠：实验室化学分析纯。
水玻璃：模数为2.82，含固量为33.73％，其中Na2O和SiO2的含量分别为 9.03％和24.7％。
羟丙基甲基纤维素：起到保水、增粘作用，粘度为20万Pa·s。
偶联剂：硅烷偶联剂KH550。
熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，步骤如下：
采用氢氧化钠调节水玻璃的模数至1.1配制碱激发剂，将碱激发剂10份、羟丙基甲基纤维素0.2份和偶联剂0.02份混合均匀配置成再生骨料碱激发溶液；将10份的熔结凝灰岩石粉加入碱激发溶液中，加10份的水配置成浆体；将再生骨料浸泡在浆体中浸泡2小时，取出并晾干。
通过上述制备方法，得到熔结凝灰岩石粉协同强化后的再生骨料。
采用30份水泥、60份熔结凝灰岩石粉、90份水、20份消石灰、270份0～4.75 mm粒径的再生骨料、110份4.75～9.5mm粒径的再生骨料、280份9.5～19.0mm 粒径的再生骨料、340份19～37.5mm粒径的再生骨料，制备水泥稳定碎石基层。此处的再生骨料为熔结凝灰岩石粉协同强化后的再生骨料。
经测试28d无侧限抗压强度达到3.8MPa，满足路用性能要求。
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 (10)
1.一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：配置碱激发溶液：在碱激发剂中加入羟丙基甲基纤维素和偶联剂，配置成碱激发溶液；
S2：配置再生骨料强化液：将熔结凝灰岩石粉加入S1配置的碱激发溶液中，加水配置成浆体；
S3：将再生骨料浸泡在S2配置的浆体中，充分浸泡后取出并晾干。
2.如权利要求1所述的一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，该制备方法中，原料的重量份数为：熔结凝灰岩石粉10～20份、再生骨料100份、碱激发剂5～10份、水5～10份、羟丙基甲基纤维素0.1～0.3份、偶联剂0.02～0.05份。
3.如权利要求1所述的一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，所述的碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃复合激发剂，通过氢氧化钠调节水玻璃的模数。
4.如权利要求3所述的一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，所述的氢氧化钠将水玻璃的模数调节至1.1。
5.如权利要求1所述的一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，所述的羟丙基甲基纤维素的粘度为10～20万Pa·s。
6.如权利要求1所述的一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570中的一种。
7.如权利要求1所述的一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述的熔结凝灰岩石粉的化学成分主要包括SiO2、Al2O3，具有一定的火山灰活性，细度为200～400目，SiO2含量≥65％，Al2O3含量≥10％，CaO含量≤5％。
8.一种熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料，其特征在于，通过如权利要求1～7任一项所述的制备方法制备而成。
9.一种水泥稳定碎石基层，采用如权利要求8所述的熔结凝灰岩石粉协同强化再生骨料制备，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥30～50份、熔结凝灰岩石粉50～70份、消石灰10～20份、水90～100份、协同强化后的再生骨料1000份。
10.如权利要求9所述的一种水泥稳定碎石基层，其特征在于：所述协同强化后的再生骨料中，0～4.75mm粒径的270份、4.75～9.5mm粒径的110份、9.5～19.0mm粒径的280份、19～37.5mm粒径的340份。
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