一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物及其制备方法，涉及公路工程技术领域。本发明专利技术所述飞灰基地聚合物由以下质量百分含量原料制成：飞灰37.44～37.80％、偏高岭土9.36～9.44％、氢氧化钠6.48～7.49％、硅酸钠15.81～15.96％、蒸馏水29.31～30.90％。本发明专利技术所述飞灰基地聚合物抗压强度高，重金属浸出浓度低，对环境影响较小，经所述飞灰基地聚合物稳定后的尾渣路基材料的力学强度、水稳定性和水污染程度满足路基填筑技术要求。和水污染程度满足路基填筑技术要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于公路工程
，具体涉及一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]飞灰是指在烟气净化系统和热回收利用系统中收集而得的残余物，约占灰渣质量的20％左右。飞灰含有重金属等有害物质，属于危险废物，需固化处理后填埋，因此限制了它的资源化利用。目前常用的焚烧飞灰处置方法有水泥固化法、化学药剂固化法、提取和分离处理法等，这些方法虽各有优势，但也存在各自的局限性。因此，近几年国内外学者开始研究地聚合物来处理飞灰，通过碱激发作用，地聚合物可生成三维网络状的类沸石笼状立体结构，将重金属离子固化在结构中。但大多数学者只局限于研究地聚合物对飞灰的固化作用，极少发掘飞灰做为原材料制备地聚合物，并将其运用到道路工程中。此外，飞灰基地聚合物的强度等性能受碱激发剂的种类与掺量、制备工艺等影响，需要根据应用场合精细化设计其配方组成。
[0003]炉渣是指垃圾燃烧后残留在炉床上的产物，占灰渣质量的80％左右，主要由熔渣、金属制品、陶瓷碎片、砖石、玻璃和其他一些不可燃物质及未燃有机物组成。炉渣为一般固体废物，在进行湿法处理后，祛除杂质，将金属物质回收利用，得到的产物称作尾渣。尾渣经过破碎分级、调整粒径等方法，可用于路基填筑，但其重金属浸出浓度偏高，因此不适用于地下水丰富及多雨地区路段，并且有污染饮用水源的隐患，这大大限制了尾渣路基填料的利用前景。另一方面，道路工程建设需要消耗大量砂石和填土材料，供需矛盾日益突出，价格逐渐上涨，供不应求的现象时有发生，严重影响了工程施工进度，寻求道路建设砂石和填土材料的替代途径迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提供了一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物及其制备方法。本专利技术所述飞灰基地聚合物抗压强度高，重金属浸出浓度低，对环境影响较小，经所述飞灰基地聚合物稳定后的尾渣路基材料的力学强度、水稳定性和水污染程度满足路基填筑技术要求。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物，由以下质量百分含量的原料制成：飞灰37.44～37.80％、偏高岭土9.36～9.44％、氢氧化钠6.48～7.49％、硅酸钠15.81～15.96％、蒸馏水29.31～30.90％。
[0006]优选的，所述地聚合物的硅铝比为7.0、钠硅比为0.82～0.86、水灰比为0.62～0.66。
[0007]优选的，所述飞灰为生活垃圾焚烧发电炉渣中粒径小于0.075mm的细微颗粒。
[0008]优选的，所述偏高岭土中SiO2和Al2O3的含量≥90％；所述偏高岭土的粒径≤700μm；所述偏高岭土的粒径在100μm以下的含量≥85％。
[0009]优选的，所述氢氧化钠纯度≥90％。
[0010]优选的，所述硅酸钠为速溶粉状硅酸钠；所述硅酸钠的溶解速度在30℃下≤240s；所述硅酸钠在120目下过筛率≥95％；所述硅酸钠的模数≥3.0。
[0011]本专利技术还提供了所述用于路基改善层的飞灰基地聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)称重：称取飞灰、偏高岭土、氢氧化钠、硅酸钠和蒸馏水；
[0013](2)制备碱激发剂：将称取的硅酸钠和氢氧化钠溶解于蒸馏水中，用聚乙烯薄膜密封陈化，得到碱激发剂；
[0014](3)配置地聚合物浆体：将称取的飞灰和偏高岭土慢搅1min，然后将得到的碱激发剂均匀倒入其中搅拌均匀得到地聚合物浆体；
[0015](4)制模成型与养护：将得到的地聚合物浆体倒入试模内，在一定温度下养护至规定龄期。
[0016]优选的，步骤(2)所述陈化时间为3～8h；步骤(4)所述温度为55～65℃。
[0017]本专利技术还提供了一种路基尾渣填料，包括所述的飞灰基地聚合物。
[0018]优选的，飞灰基地聚合物的不同掺量制备得到的路基尾渣填料在规定的最小压实度条件下，路基尾渣填料的强度特性、水稳定特性以及重金属固化特性满足不同层位、不同等级公路路基的要求，并且符合水泥混凝土路面和沥青路面中对路基顶面回弹模量的规定。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术提供了一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物及其制备方法，本专利技术所述飞灰基地聚合物与普通硅酸盐水泥相比较，其具有高强、早强和耐久性好等优点。将本专利技术所述的飞灰基地聚合物养护28d后的抗压强度最高可达到15.78MPa，且有害物质浸出量满足环保要求。与普通硅酸盐水泥相比较，本专利技术所述飞灰基地聚合物制备过程节能环保，每生产一吨地聚合物的二氧化碳释放量仅是生产一吨水泥的1/4～1/6。本专利技术将有害飞灰和尾渣转化为建筑材料，避免了飞灰和尾渣填埋带来的环境污染等问题，大大减轻工程对水泥材料的需求量，实现了飞灰与尾渣的协同利用，提升了生活垃圾焚烧灰渣的资源化利用效率，缓解道路砂石和填土材料短缺的紧张局面，达到节约资源、减少工程成本的目的，具有显著的经济与社会环境效益。
附图说明
[0021]图1为飞灰基地聚合物的制备流程图；
[0022]图2为实施例1中的飞灰基地聚合物XRD图；
[0023]图3为实施例1中的飞灰基地聚合物SEM图；
[0024]图4为实施例1中的飞灰基地聚合物FTIR图。
具体实施方式
[0025]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0026]本专利技术提供了一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物，由以下质量百分含量原料
制成：飞灰37.44～37.80％、偏高岭土9.36～9.44％、氢氧化钠6.48～7.49％、硅酸钠15.81～15.96％、蒸馏水29.31～30.90％。
[0027]在本专利技术中，所述地聚合物的硅铝比优选为7.0、钠硅比优选为0.82～0.86、水灰比优选为0.62～0.66。
[0028]在本专利技术中，所述飞灰优选为生活垃圾焚烧发电炉渣中粒径小于0.075mm的细微颗粒。
[0029]在本专利技术中，所述偏高岭土中SiO2和Al2O3的含量优选为≥90％；所述偏高岭土的粒径优选为≤700μm；所述偏高岭土的粒径在100μm以下的含量优选为≥85％。
[0030]在本专利技术中，所述氢氧化钠纯度优选为≥90％。
[0031]在本专利技术中，所述硅酸钠优选为速溶粉状硅酸钠；所述硅酸钠的溶解速度优选为在30℃下≤240s；所述硅酸钠在120目下过筛率≥95％；所述硅酸钠的模数优选为≥3.0。
[0032]本专利技术还提供了所述用于路基改善层的飞灰基地聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)称重：称取飞灰、偏高岭土、氢氧化钠、硅酸钠和蒸馏水。
[0034](2)制备碱激发剂：将称取的蒸馏水放置在磁力搅拌器上加热到40℃左右，将称取的硅酸钠和NaOH分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于路基改善层的飞灰基地聚合物，其特征在于，由以下质量百分含量原料制成：飞灰37.44～37.80％、偏高岭土9.36～9.44％、氢氧化钠6.48～7.49％、硅酸钠15.81～15.96％、蒸馏水29.31～30.90％。2.根据权利要求1所述的用于路基改善层的飞灰基地聚合物，其特征在于，所述地聚合物的硅铝比为7.0、钠硅比为0.82～0.86、水灰比为0.62～0.66。3.根据权利要求1所述的用于路基改善层的飞灰基地聚合物，其特征在于，所述飞灰为生活垃圾焚烧发电炉渣中粒径小于0.075mm的细微颗粒。4.根据权利要求1所述的用于路基改善层的飞灰基地聚合物，其特征在于，所述偏高岭土中SiO2和Al2O3的含量≥90％；所述偏高岭土的粒径≤700μm；所述偏高岭土的粒径在100μm以下的含量≥85％。5.根据权利要求1所述的用于路基改善层的飞灰基地聚合物，其特征在于，所述氢氧化钠纯度≥90％。6.根据权利要求1所述的用于路基改善层的飞灰基地聚合物，其特征在于，所述硅酸钠为速溶粉状硅酸钠；所述硅酸钠的溶解速度在30℃下≤240s；所述硅酸钠在120目下过...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪小平，陈博，朱世煜，吴通达，董鑫泽，张学渊，何树鹏，刘大彬，张鹏，
申请(专利权)人：咸阳市规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：