CN115340348A - 低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料及其制备方法和应用 - Google Patents

低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料及其制备方法和应用，原料按重量份计包括：低碳复合胶凝材料38–91份和再生集料909–962份，再生集料包括废三渣再生粗集料(16–34mm)273–385份、废三渣再生粗集料(8–16mm)182–240份，还包括废三渣再生细集料(0–8mm)454–481份和/或废混凝土再生细集料(0–8mm)318–337份。本发明的无机混合料固废掺量达到95％以上，通过再生集料级配优化与低碳复合胶凝材料复配，提高无机混合料的力学、路用性能，满足高速公路和一级公路中、轻交通和重交通再生道路基层材料要求。

Description

低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于市政工程材料领域，尤其涉及低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料及其制备方法和应用。
背景技术
我国道路建设事业迅速发展。至2019年底，我国公路总里程501.1 万公里，其中高速公路里程15万公里，稳居世界第一，城市道路总长度45.9万公里。经历了建设高潮后，现阶段我国道路已从集中建设阶段步入建养并重阶段，甚至有些城市的道路已经完全向大中修、改扩建阶段倾斜，在此过程中势必会产生大量的废三渣、废混凝土等道路固废。其中的废旧混凝土除少量品质较好的被回收利用，大量的废三渣、废混凝土仍以露天堆放或填埋为主，造成极大的资源浪费，且占用土地资源，污染水体、污染空气，对周围环境造成严重影响。
考虑当前天然砂石资源紧缺，若将道路固废回用于道路基层材料，既减少原材料开采、保护自然环境，又使得资源循环利用，解决道路固废的堆放、占地问题，具有显著的社会、经济和环境效益。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，通过再生集料级配优化与低碳复合胶凝材料复配，提高无机混合料的力学、路用性能，使无机混合料的固废掺量达到95％以上；利用低碳复合胶凝材料的胶凝性与低膨胀性，有效缓解再生集料制备的无机混合料收缩大问题；对于废三渣再生集料，发挥石灰组分对低碳复合胶凝材料中脱硫灰、矿粉等组分的辅助激发作用，进一步提升再生基层材料性能。
本发明的另一目的是提供上述低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料的制备方法，保证道路固废制备的无机混合料材料的品质。
本发明的再一目的是提供上述低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料在再生路面基层材料中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，原料包括按重量份计的如下组分：低碳复合胶凝材料38–91份和再生集料909–962份，其中所述再生集料包括废三渣再生粗集料(16–34mm)(括号内16–34mm为粒度或粗细度，下同)273–385份、废三渣再生粗集料(8–16mm)182–240份，还包括废三渣再生细集料(0–8mm)454–481 份和/或废混凝土再生细集料(0–8mm)318–337份。
优选地，所述低碳复合胶凝材料由脱硫灰、工业副产石膏、污泥焚烧残渣、矿渣粉等多种固废组成，初凝时间为3–15h，终凝时间为5–15h，胶砂7d抗压强度为24–34MPa，胶砂28d抗压强度为35–50MPa，其中所述工业副产石膏包括脱硫石膏、磷石膏、钛石膏；所述污泥焚烧残渣为城镇污水厂的污泥进行干化焚烧后产生的固体废弃物。
优选地，所述废三渣再生粗集料(16–34mm)和废三渣再生粗集料(8–16mm)的吸水率为4％–8％，杂物含量为0.01％–0.05％，针片状含量为1％–5％，表观密度为 2500–2700kg/m3，压碎指标为15％–25％。
优选地，所述废三渣再生细集料(0–8mm)的吸水率为7％–11％，表观密度为 2300–2600kg/m3，石粉含量为0–1％，压碎指标为30％–35％。
优选地，所述废混凝土再生细集料(0–8mm)的吸水率为6％–10％，表观密度为2100–2300kg/m3，石粉含量为0–1％，压碎指标为25％–32％。
本发明的第二方面提供上述低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)再生集料级配优化
将道路铣刨得到的含废三渣和/或废混凝土的道路固废进行破碎，筛分成为0–8mm(RFA)、8–16mm(RCA-II)、16-34mm(RCA-I)三种粒级，分别为再生细集料(0–8mm)、再生粗集料(8–16mm)、再生粗集料(16–34mm)，测试三种粒级集料的含水率wRCA-I、wRCA-II、 wRFA；
根据道路等级确定集料目标级配，通过调整三种粒级的干集料比例进行级配优化，使其形成的级配曲线在目标级配曲线中值附近，此级配即为再生集料的实验级配
Figure BDA0003847486670000021
记为a:b:c；
(2)测定无机混合料的最佳含水率、最大干密度：
将准备好的再生集料按照步骤(1)中的实验级配配制5–6份级配集料，根据级配集料的吸水率，估算无机混合料的最佳含水率为级配集料的吸水率+(2％–3％)，预定5–6个在7％–15％之间的不同含水率，依次相差1％–2％，且其中至少有两个大于和两个小于最佳含水率；
将每份级配集料与一定量的水混合均匀，水的加入量为无机混合料所需的按预定最小含水率确定的水量mmin-级配集料中所含的水，装入塑料袋中密封浸润不低于12h，以使击实实验前再生集料充分吸饱水分；击实实验时，将一份级配集料平铺在搪瓷盘内，称量所需的低碳复合胶凝材料与其混合形成混合料；称取应加水量，均匀喷洒在混合料上，充分拌和到均匀状态，并在1h之内完成击实试验，通过击实试验测定无机混合料的最佳含水率和最大干密度；其中应加水量按下式得出：
Figure BDA0003847486670000031
式中：mw——无机混合料中应加水质量(g)；
mRCA-I——无机混合料中再生粗集料(16-34mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-I(％)；
mRCA-II——无机混合料中再生粗集料(8-16mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-II(％)；
mRFA——无机混合料中再生细集料(0-8mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-II(％)；
mc——无机混合料中低碳复合胶凝材料质量(g)，其原始含水率为wc(％)；
w——无机混合料按要求达到的含水率(％)；
mmin——无机混合料所需的按预定最小含水率确定的水量(g)；
干密度计算公式如下：
Figure BDA0003847486670000032
式中：ρd——无机混合料的干密度(g/cm3)；
w1——无机混合料的含水率(％)；
ρw——无机混合料的湿密度(g/cm3)；
以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制干密度-含水率曲线，将实验各点采用二次曲线方法拟合曲线，曲线的峰值点对应的含水率及干密度即为最佳含水率ωopt和最大干密度ρmax；
(3)试件成型：
根据步骤(2)中所述击实实验结果得到的无机混合料的最佳含水率和最大干密度以及步骤(1)中各粒级再生集料比例，得出每个试件成型所需各粒级再生集料的质量、低碳复合胶凝材料质量及加水量；
单个试件的标准质量：m0＝V×ρmax×(1+ωopt)×γ；
每个试件的干料总质量：
Figure BDA0003847486670000033
每个试件中的低碳复合胶凝材料质量(外掺法)：
Figure BDA0003847486670000034
每个试件中的干集料质量：m3＝m1-m2；
其中每个试件中再生粗集料(RCA-I)质量：
Figure BDA0003847486670000041
每个试件中再生粗集料(RCA-II)质量：
Figure BDA0003847486670000042
每个试件中再生细集料(RFA)质量：
Figure BDA0003847486670000043
每个试件的加水量：mω＝m0-m2-m4-m5-m6；
式中：V——试件的体积(cm3)；
ωopt——无机混合料最佳含水率(％)；
ρmax——无机混合料最大干密度(g/cm3)；
γ——无机混合料压实度标准(％)；
m0——单个试件中无机混合料质量(g)；
m1——每个试件的干料总质量(g)；
m2——每个试件中低碳复合胶凝材料质量(g)；
m3——每个试件中干集料质量(g)；
m4——每个试件中再生粗集料(RCA-I)质量(g)；
m5——每个试件中再生粗集料(RCA-II)质量(g)；
m6——每个试件中再生细集料(RFA)质量(g)；
α——低碳复合胶凝材料的掺量(％)；
mω——加水质量(g)；
按比例称量各粒级再生集料，加水拌和均匀，按预定加水质量预留2％的水，装入塑料袋中密封浸润不低于12h；在试件成型前1h内，加入预定数量的低碳复合胶凝材料和预留的 2％的水拌和均匀，在压力机上成型，于2-6h后脱模；
(4)试件养护：
将试件脱模量高称重后，立刻装入塑料袋内，将塑料袋内空气排净并扎紧袋口，将包装好的试块放入养护室内，养护室的温度为18-22℃，湿度为≥95％，在养生期的最后一天将试块取出量高称重后浸泡于温度为18-22℃的水中。
本发明的第三方面提供上述低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料在再生路面基层材料中的应用，特别是高速公路和一级公路中、轻交通和重交通再生路面基层材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明开发的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料固废掺量达95％以上，7d无侧限抗压强度为4.0–9.7MPa，满足高速公路和一级公路中、轻交通和重交通基层材料要求(7d无侧限抗压强度要求3.0–5.0MPa、4.0–6.0MPa)，28d劈裂强度为0.7–1.1MPa，28d抗压弹模为652–1140MPa，路用性能优、干缩小，具有低膨胀性，能有效缓解再生集料制备的无机混合料收缩大问题，降低基层材料开裂风险；大规模利用废三渣、废混凝土等道路固废，减少资源消耗，降低生产成本，提高道路固废的资源化利用水平。
(2)本发明的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料中，废三渣的石灰组分对低碳复合胶凝材料中的脱硫灰、矿粉等有辅助激发作用，进一步提升再生基层材料性能。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
以下实施例中制备低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，采用的原料包括低碳复合胶凝材料、道路固废再生集料，化学反应可用下式表示：
xCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O→xCaO·SiO2·nH2O
3CaO·Al2O3·6H2O+SiO2+mH2O→xCaO·SiO2·mH2O+yCaO·Al2O3·nH2O
xCa(OH)2+Al2O3+mH2O→xCaO·Al2O3·nH2O
3Ca(OH)2+Al2O3+2SiO2+mH2O→3CaO·Al2O3·2SiO2·nH2O
3CaO·Al2O3·6H2O+Ca(OH)2+6H2O→4CaO·Al2O3·13H2O
4CaO·Al2O3·13H2O+3(CaSO4·2H2O)+14H2O＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+Ca(OH)2。
实施例1–实施例4的制备方法为：
(1)再生集料级配优化
将道路铣刨得到的废三渣、废混凝土等道路固废进行破碎、筛分成为0–8mm(RFA)、8–16mm(RCA-II)、16–34mm(RCA-I)三档颗粒粒径；测试三档粒径集料的含水率wRCA-I、wRCA-II、wRFA。
根据道路等级确定用于基层无机混合料的集料目标级配；通过三种粒级的干集料的比例调整进行级配优化，使其形成的级配曲线在目标级配曲线中值附近，此级配即为再生集料实验级配
Figure BDA0003847486670000051
记为a:b:c。
(2)测定无机混合料最佳含水率、最大干密度：
将准备好的再生集料按照步骤(1)中的实验级配配制5–6份级配集料，根据级配集料的吸水率，估算低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料的最佳含水率(级配集料吸水率2％-3％)，预定5-6个不同含水率(约在7％-15％之间)，依次相差1％-2％，且其中至少有两个大于和两个小于最佳含水率；
将每份级配集料与一定量的水(无机混合料所需的按预定最小含水率确定的水量mmin- 级配集料中所含的水)混合均匀，装入塑料袋中密封浸润备用，浸润时间不低于12h，以使击实实验前再生集料充分吸饱水分；即将进行击实实验时，将一份级配集料平铺在搪瓷盘内，称量所需要的低碳复合胶凝材料，与其混合形成混合料；称取应加水量，均匀喷洒在混合料上，充分拌和到均匀状态，并在1h之内完成击实试验，通过击实试验测定无机混合料最佳含水率和最大干密度；其中应加水量按下式得出：
Figure BDA0003847486670000061
式中：mw——无机混合料中应加水质量(g)；
mRCA-I——无机混合料中再生粗集料(16-34mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-I(％)；
mRCA-II——无机混合料中再生粗集料(8-16mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-II(％)；
mRFA——无机混合料中再生细集料(0-8mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-II(％)；
mc——无机混合料中低碳复合胶凝材料质量(g)，其原始含水率为wc(％)；
w——无机混合料按要求达到的含水率(％)；
mmin——无机混合料所需的按预定最小含水率确定的水量(g)；
干密度计算公式如下：
Figure BDA0003847486670000062
式中：ρd——无机混合料的干密度(g/cm3)；
w1——无机混合料的含水率(％)；
ρw——无机混合料的湿密度(g/cm3)；
以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制干密度-含水率曲线，将实验各点采用二次曲线方法拟合曲线，曲线的峰值点对应的含水率及干密度即为最佳含水率ωopt和最大干密度ρmax；
(3)试件成型：
根据步骤(2)中击实实验结果得到的无机混合料最佳含水率和最大干密度，以及步骤(1) 中各粒级再生集料比例，得出每个试件成型所需各粒级再生集料质量、低碳复合胶凝材料质量及加水量；
单个试件的标准质量：m0＝V×ρmax×(1+ωopt)×γ；
每个试件的干料总质量：
Figure BDA0003847486670000071
每个试件中的低碳复合胶凝材料质量(外掺法)：
Figure BDA0003847486670000072
每个试件中的干集料质量：m3＝m1-m2；
其中每个试件中再生粗集料(RCA-I)质量：
Figure BDA0003847486670000073
每个试件中再生粗集料(RCA-II)质量：
Figure BDA0003847486670000074
每个试件中再生细集料(RFA)质量：
Figure BDA0003847486670000075
每个试件的加水量：mω＝m0-m2-m4-m5-m6；
式中：V——试件的体积(cm3)；
ωopt——无机混合料最佳含水率(％)；
ρmax--无机混合料最大干密度(g/cm3)；
γ——无机混合料压实度标准(％)；
m0——单个试件中无机混合料质量(g)；
m1——每个试件的干料总质量(g)；
m2——每个试件中低碳复合胶凝材料质量(g)；
m3——每个试件中干集料质量(g)；
m4——每个试件中再生粗集料(RCA-I)质量(g)；
m5——每个试件中再生粗集料(RCA-II)质量(g)；
m6——每个试件中再生细集料(RFA)质量(g)；
α——低碳复合胶凝材料的掺量(％)；
mω——加水质量(g)；
按比例称量各粒级再生集料，加水拌和均匀(按预定加水质量预留2％左右的水)，装入塑料袋中密封浸润，不低于12h；在试件成型前1h内，加入预定数量的低碳复合胶凝材料和预留的2％左右的水并拌和均匀，在压力机上成型，并于2-6h后脱模。
(4)试件养护：
将试件脱模量高称重后，立刻装入塑料袋内，将塑料袋内空气排净并扎紧袋口，将包装好的试块放入养护室内，养护室的温度为20℃±2℃，湿度为≥95％，在养生期的最后一天将试块取出量高称重后浸泡于温度为20℃±2℃的水中。
实施例1
称取以下重量份的原材料：
废三渣再生粗集料(16–34mm)：289份；
废三渣再生粗集料(8–16mm)：192份；
废三渣再生细集料(0–8mm)：481份；
低碳复合胶凝材料：38份。
实施例2
称取以下重量份的原材料：
废三渣再生粗集料(16–34mm)：283份；
废三渣再生粗集料(8–16mm)：189份；
废三渣再生细集料(0–8mm)：471份；
低碳复合胶凝材料：57份。
实施例3
称取以下重量份的原材料：
废三渣再生粗集料(16–34mm)：273份；
废三渣再生粗集料(8–16mm)：184份；
废三渣再生细集料(0–8mm)：457份；
低碳复合胶凝材料：91份。
实施例4
称取以下重量份的原材料：
废三渣再生粗集料(16–34mm)：377份；
废三渣再生粗集料(8–16mm)：236份；
废混凝土再生细集料(0–8mm)：330份；
低碳复合胶凝材料：57份。
实施例5
称取以下重量份的原材料：
废三渣再生粗集料(16–34mm)：370份；
废三渣再生粗集料(8–16mm)：232份；
废混凝土再生细集料(0–8mm)：324份；
低碳复合胶凝材料：74份。
表1：低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料的性能
Figure BDA0003847486670000091
结合实施例1–5可知，本发明开发的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料固废掺量高，达95％以上；其性能满足高速公路和一级公路中、轻交通和重交通基层材料7d无侧限抗压强度要求；且级配集料均由废三渣再生集料组成的无机混合料，相同低碳复合胶凝材料的掺量下，力学性能与路用性能均优于掺废混凝土再生集料的无机混合料，其石灰组分对低碳复合胶凝材料中的脱硫灰、矿粉等组分有辅助激发作用，有利于其性能的提升。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，其特征在于，原料包括按重量份计的如下组分：低碳复合胶凝材料38–91份和再生集料909–962份；其中：
所述再生集料包括废三渣再生粗集料(16–34mm)273–385份、废三渣再生粗集料(8–16mm)182–240份，还包括废三渣再生细集料(0–8mm)454–481份和/或废混凝土再生细集料(0–8mm)318–337份。
2.根据权利要求1所述的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，其特征在于，所述低碳复合胶凝材料由选自脱硫灰、工业副产石膏、污泥焚烧残渣和矿渣粉的固废组成，初凝时间为3–15h，终凝时间为5–15h，胶砂7d抗压强度为24–34MPa，胶砂28d抗压强度为35–50MPa。
3.根据权利要求1所述的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，其特征在于，所述废三渣再生粗集料(16–34mm)和废三渣再生粗集料(8–16mm)的吸水率为4％–8％，杂物含量为0.01％–0.05％，针片状含量为1％–5％，表观密度为2500–2700kg/m3，压碎指标为15％–25％。
4.根据权利要求1所述的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，其特征在于，所述废三渣再生细集料(0–8mm)的吸水率为7％–11％，表观密度为2300–2600kg/m3，石粉含量为0–1％，压碎指标为30％–35％。
5.根据权利要求1所述的低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料，其特征在于，所述废混凝土再生细集料(0–8mm)的吸水率为6％–10％，表观密度为2100–2300kg/m3，石粉含量为0–1％，压碎指标为25％–32％。
6.权利要求1至5任一项所述低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)再生集料级配优化
将道路铣刨得到的含废三渣和/或废混凝土的道路固废进行破碎，筛分成为0–8mm(RFA)、8–16mm(RCA-II)、16-34mm(RCA-I)三种粒级，分别为再生细集料(0–8mm)、再生粗集料(8–16mm)、再生粗集料(16–34mm)，测试三种粒级集料的含水率wRCA-I、wRCA-II、wRFA；
根据道路等级确定集料目标级配，通过调整三种粒级的干集料比例进行级配优化，使其形成的级配曲线在目标级配曲线中值附近，此级配即为再生集料的实验级配
Figure FDA0003847486660000011
记为a:b:c；
(2)测定无机混合料的最佳含水率、最大干密度：
将准备好的再生集料按照步骤(1)中的实验级配配制5–6份级配集料，根据级配集料的吸水率，估算无机混合料的最佳含水率为级配集料的吸水率+(2％–3％)，预定5–6个在7％–15％之间的不同含水率，依次相差1％–2％，且其中至少有两个大于和两个小于最佳含水率；
将每份级配集料与一定量的水混合均匀，水的加入量为无机混合料所需的按预定最小含水率确定的水量mmin-级配集料中所含的水，装入塑料袋中密封浸润不低于12h，以使击实实验前再生集料充分吸饱水分；击实实验时，将一份级配集料平铺在搪瓷盘内，称量所需的低碳复合胶凝材料与其混合形成混合料；称取应加水量，均匀喷洒在混合料上，充分拌和到均匀状态，并在1h之内完成击实试验，通过击实试验测定无机混合料的最佳含水率和最大干密度；其中应加水量按下式得出：
Figure FDA0003847486660000021
式中：mw——无机混合料中应加水质量(g)；
mRCA-I——无机混合料中再生粗集料(16–34mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-I(％)；
mRCA-II——无机混合料中再生粗集料(8–16mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-II(％)；
mRFA——无机混合料中再生细集料(0–8mm)质量(g)，其原始含水率为wRCA-II(％)；
mc——无机混合料中低碳复合胶凝材料质量(g)，其原始含水率为wc(％)；
w——无机混合料按要求达到的含水率(％)；
mmin——无机混合料所需的按预定最小含水率确定的水量(g)；
干密度计算公式如下：
Figure FDA0003847486660000022
式中：ρd——无机混合料的干密度(g/cm3)；
w1——无机混合料的含水率(％)；
ρw——无机混合料的湿密度(g/cm3)；
以含水率为横坐标，干密度为纵坐标，绘制干密度-含水率曲线，将实验各点采用二次曲线方法拟合曲线，曲线的峰值点对应的含水率及干密度即为最佳含水率ωopt和最大干密度ρmax；
(3)试件成型：
根据步骤(2)中所述击实实验结果得到的无机混合料的最佳含水率和最大干密度以及步骤(1)中各粒级再生集料比例，得出每个试件成型所需各粒级再生集料的质量、低碳复合胶凝材料质量及加水量；
单个试件的标准质量：m0＝V×ρmax×(1+ωopt)×γ；
每个试件的干料总质量：
Figure FDA0003847486660000031
每个试件中的低碳复合胶凝材料质量(外掺法)：
Figure FDA0003847486660000032
每个试件中的干集料质量：m3＝m1-m2；
其中每个试件中再生粗集料(RCA-I)质量：
Figure FDA0003847486660000033
每个试件中再生粗集料(RCA-II)质量：
Figure FDA0003847486660000034
每个试件中再生细集料(RFA)质量：
Figure FDA0003847486660000035
每个试件的加水量：mω＝m0-m2-m4-m5-m6；
式中：V——试件的体积(cm3)；
ωopt——无机混合料最佳含水率(％)；
ρmax——无机混合料最大干密度(g/cm3)；
γ——无机混合料压实度标准(％)；
m0——单个试件中无机混合料质量(g)；
m1——每个试件的干料总质量(g)；
m2——每个试件中低碳复合胶凝材料质量(g)；
m3——每个试件中干集料质量(g)；
m4——每个试件中再生粗集料(RCA-I)质量(g)；
m5——每个试件中再生粗集料(RCA-II)质量(g)；
m6——每个试件中再生细集料(RFA)质量(g)；
α——低碳复合胶凝材料的掺量(％)；
mω——加水质量(g)；
按比例称量各粒级再生集料，加水拌和均匀，按预定加水质量预留2％的水，装入塑料袋中密封浸润不低于12h；在试件成型前1h内，加入预定数量的低碳复合胶凝材料和预留的2％的水拌和均匀，在压力机上成型，于2–6h后脱模；
(4)试件养护：
将试件脱模量高称重后，立刻装入塑料袋内，将塑料袋内空气排净并扎紧袋口，将包装好的试块放入养护室内，养护室的温度为18–22℃，湿度为≥95％，在养生期的最后一天将试块取出量高称重后浸泡于温度为18–22℃的水中。
7.权利要求1至5任一项所述低碳复合胶凝材料稳定道路固废无机混合料在再生路面基层材料中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述再生路面基层材料包括高速公路和一级公路中、轻交通和重交通再生路面基层材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116663378A (zh) * 2023-05-23 2023-08-29 合肥工业大学 一种考虑再生砂颗粒形貌的级配优化方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102515595A (zh) * 2011-11-22 2012-06-27 上海市建筑科学研究院(集团)有限公司 一种脱硫废渣复合胶凝材料及其制得的砂浆
CN105084820A (zh) * 2015-08-10 2015-11-25 湖北益通建设股份有限公司 一种利用废旧混凝土制备水泥稳定碎石材料的方法
CN107265892A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 东南大学 一种将损坏的水泥混凝土路面再生形成道路基层的方法
CN108117362A (zh) * 2018-01-05 2018-06-05 湖南云中再生科技股份有限公司 一种建筑垃圾路面基层材料及其制备方法
CN112326943A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 山东洁诺环境科技有限公司 一种水泥稳定再生集料底基层的配合比设计方法
WO2021201051A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ニチレキ株式会社 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102515595A (zh) * 2011-11-22 2012-06-27 上海市建筑科学研究院(集团)有限公司 一种脱硫废渣复合胶凝材料及其制得的砂浆
CN105084820A (zh) * 2015-08-10 2015-11-25 湖北益通建设股份有限公司 一种利用废旧混凝土制备水泥稳定碎石材料的方法
CN107265892A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 东南大学 一种将损坏的水泥混凝土路面再生形成道路基层的方法
CN108117362A (zh) * 2018-01-05 2018-06-05 湖南云中再生科技股份有限公司 一种建筑垃圾路面基层材料及其制备方法
WO2021201051A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ニチレキ株式会社 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物
CN112326943A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 山东洁诺环境科技有限公司 一种水泥稳定再生集料底基层的配合比设计方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐志航等: "水泥稳定三渣基层回收料的设计与性能研究", 《上海公路》, pages 51 - 54 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116663378A (zh) * 2023-05-23 2023-08-29 合肥工业大学 一种考虑再生砂颗粒形貌的级配优化方法
CN116663378B (zh) * 2023-05-23 2024-06-04 合肥工业大学 一种考虑再生砂颗粒形貌的级配优化方法

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