一种煤矸石钢渣路面基层混合料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及道路基层施工技术领域，提出了一种煤矸石钢渣路面基层混合料及其制备方法，包括以下重量份的组分：钢渣8

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石钢渣路面基层混合料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及道路基层施工
，具体的，涉及一种煤矸石钢渣路面基层混合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国家建设的发展，公路工程建设也发展较快，对路面回填结构材料的需求量越来越大。如此需求量如果单单靠开山取石来获取的话，不仅工作强度大，需要大量的人力物力，还破坏了山体，对生态环境造成严重的破坏。将工业废渣用于公路工程，不仅大大节约了开山取石所需大量的人力物力，同时还变废为宝，有利于环境保护。
[0003]工业废渣包括钢渣、煤矸石等。钢渣是炼钢厂生产钢材后剩余的废渣，主要是指存放一年以上平炉和转炉钢渣，其组分与普通波特兰水泥熟料相似。钢渣中含有大量的铁，致密的孔隙结构使其成为一种硬质材料，可以用来代替碎石作为基层材料。煤矸石是指煤矿在建设、开拓掘进、釆煤及洗选工程中所排放的含碳岩石及岩石，是煤矿建设和煤炭生产过程中所排放出的固体废弃物的总称，煤矸石中的煤和硫在空气中与氧气相遇发生氧化反应而自燃，煤矸石经自燃后变成了烧岩，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素镓、钒、钛、钴等。
[0004]目前级配钢渣在道路基层应用中面临的问题：由于钢渣中存在游离CaO，与水反应使钢渣路基出现严重的体积膨胀变形，导致质量不稳定、路基自身强度降低，同时由于膨胀会引起道路两侧建筑物破坏。因此，将钢渣用作道路基层材料，应重点关注如何安全使用、解决钢渣的稳定性问题。已有研究表明，钢渣堆放1～2年后再使用可大大减小膨胀问题，但大量堆放，会占用耕地、污染环境，使其推广应用受限。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种煤矸石钢渣路面基层混合料及其制备方法，解决了相关技术中的钢渣路基膨胀严重以及路面基层强度低的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种煤矸石钢渣路面基层混合料，包括以下重量份的组分：钢渣8
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29份，石灰3
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12份，煤矸石64
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85份，所述钢渣的粒径≤4.75mm。
[0008]作为进一步的技术方案，包括以下重量份的组分：钢渣8
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29份，石灰4
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12份，煤矸石65
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85份。
[0009]作为进一步的技术方案，所述钢渣按照粒径大小分为以下五档：0mm＜粒径≤0.3mm，0.3mm＜粒径≤0.6mm，0.6mm＜粒径≤1.18mm，1.18mm＜粒径≤2.36mm，2.36mm＜粒径≤4.75mm。
[0010]作为进一步的技术方案，所述钢渣中，所述钢渣中，粒径在0.6mm＜粒径≤1.18mm范围内钢渣占比为22％，1.18mm＜粒径≤2.36mm范围内钢渣占比为28％，2.36mm＜粒径≤4.75mm范围内钢渣占比为27％，三档的钢渣占所述钢渣总质量的77％。
[0011]作为进一步的技术方案，所述煤矸石为自燃煤矸石。
[0012]作为进一步的技术方案，所述煤矸石由以下组分组成：粒径为19mm＜粒径≤31.5mm的第一煤矸石，粒径为9.5mm＜粒径≤19mm的第二煤矸石，粒径为4.75mm＜粒径≤9.5mm的第三煤矸石，粒径为0mm＜粒径≤4.75mm的第四煤矸石，所述第一煤矸石、第二煤矸石、第三煤矸石、第四煤矸石的质量比为10：27：22：41。
[0013]作为进一步的技术方案，所述煤矸石的压碎值为29.86％。
[0014]本专利技术还提供了一种煤矸石钢渣路面基层混合料的制备方法，包括以下步骤：按照上述的煤矸石钢渣路面基层混合料的配方称取钢渣、石灰与煤矸石后，钢渣、石灰、煤矸石与水混合，得到路面基层混合料。
[0015]作为进一步的技术方案，所述水的用量为所述钢渣、石灰与煤矸石总质量的9％
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12％。
[0016]本专利技术的工作原理及有益效果为：
[0017]1、本专利技术中，路面基层混合料使用粒径≤4.75mm的细钢渣，与石灰、煤矸石混合后，使钢渣中的膨胀成分CaO充分释放出来，参与了化学反应来激发煤矸石中的活性成分，稳定性更强，不仅解决了钢渣路基膨胀严重的问题，同时也提高了混合料强度，减少了石灰的用量，提高了固废的利用，而且不需要同钢渣粉一样需要罐装运输，运输方便。
[0018]2、本专利技术的路面基层混合料固废利用率好，使用的煤矸石及钢渣固废占比达88％以上。
[0019]3、本专利技术的路面基层混合料制备工艺简单、原料成本低。与其它固废路用基层混合料相比，原材料种类数量更少，工艺更简单，成本更低。相比于常用的固废材料如粉煤灰、矿粉等工业固废，煤矸石、钢渣的费用低70％以上，其中材料本身没有成本，主要是运输费。
[0020]4、本专利技术的路面基层混合料强度较高，该混合料属于石灰稳定类无机结合料，配比设计时即充分利用了颗粒粒径的骨料效应，同时激发了固废中的活性成分，其7天无侧限抗压强度可达到3.5MPa以上，接近水泥稳定类无机结合料强度，远远高于同类混合料强度值，不仅满足重型特重型公路路面基层底基层使用，同时满足上基层使用。
[0021]5、本专利技术的路面基层混合料抗冻性能好、后期强度高。试块28天龄期5次冻融循环后强度损失满足要求，且个别试块有增高趋势，说明28天后化学反应仍在继续，后期强度较高。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本专利技术保护的范围。
[0023]下述实施例中，煤矸石为自燃煤矸石，煤矸石由以下组分组成：粒径为19mm＜粒径≤31.5mm的第一煤矸石，粒径为9.5mm＜粒径≤19mm的第二煤矸石，粒径为4.75mm＜粒径≤9.5mm的第三煤矸石，粒径为0mm＜粒径≤4.75mm的第四煤矸石，第一煤矸石、第二煤矸石、第三煤矸石、第四煤矸石的质量比为10：27：22：41，按照T0316
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2005《粗集料压碎值试验》进行试验来表征煤矸石的强度，压碎值为29.86％，满足压碎值＜30％的要求；搅拌机采用单
卧轴强制式混凝土搅拌机(HJW
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60型，天津市路达建筑仪器有限公司)；试验试件原材取样、材料组成配合比设计、成型和养护等试验参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51
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2009)的相关规定；试验试件性能测试项目有7d无侧限抗压强度、28d无侧限抗压强度和28d冻融后抗压强度，具体试验步骤参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51
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2009)的相关规定。
[0024]实施例1
[0025]一种煤矸石钢渣路面基层混合料，由以下重量份本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石钢渣路面基层混合料，其特征在于，包括以下重量份的组分：钢渣8
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29份，石灰3
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12份，煤矸石64
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85份，所述钢渣的粒径≤4.75mm。2.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣路面基层混合料，其特征在于，包括以下重量份的组分：钢渣8
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29份，石灰4
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12份，煤矸石65
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85份。3.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣路面基层混合料，其特征在于，所述钢渣按照粒径大小分为以下五档：0mm＜粒径≤0.3mm，0.3mm＜粒径≤0.6mm，0.6mm＜粒径≤1.18mm，1.18mm＜粒径≤2.36mm，2.36mm＜粒径≤4.75mm。4.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣路面基层混合料，其特征在于，所述钢渣中，粒径在0.6mm＜粒径≤1.18mm范围内钢渣占比为22％，1.18mm＜粒径≤2.36mm范围内钢渣占比为28％，2.36mm＜粒径≤4.75mm范围内钢渣占比为27％，三档的钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凤阁，张亚鹏，宋金平，霍志国，孟文清，石世孝，崔邯龙，王鹏，杨红福，郭秋硕，吴航，冀浩，张凤娇，曹佳伟，
申请(专利权)人：河北光太路桥工程集团有限公司河北工程大学，
类型：发明
国别省市：