一种工业固废基铁尾砂路面基层材料及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种工业固废基铁尾砂路面基层材料及其应用方法，各组份质量百分含量为：铁尾砂35～60％，铁尾粗砂10～20％，水泥5～16％，钢渣0～7％，矿渣微粉0～10％，水15～25％。先将底基层洒水湿润，随后将路面基层材料运输至路基顶层，并进行摊铺，采用大吨位双钢轮压路机、振动压路机和胶轮压路机进行组合碾压，保证压实度达到98％以上。本发明专利技术不但可以消耗大量铁尾砂，减少尾矿库堆存带来的环境问题和安全隐患，而且可以缓解传统道路工程材料紧张矛盾的难题，具有更优的力学强度抗压强度，符合《公路路面基层施工技术细则》(JTG/F20—2015)规定的水泥稳定材料无侧限抗压强度标准值。度标准值。度标准值。

【技术实现步骤摘要】
一种工业固废基铁尾砂路面基层材料及其应用方法


[0001]本专利技术涉及固体废物资源化利用及道路工程建设领域，具体涉及一种基于工业固体废物的铁尾砂路面基层材料及应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济的快速发展，对矿产品的需求量日益增加，而大多数铁矿资源的品位较低，这也就决定了大量铁尾矿的产出。选矿业兴起之初，由于受到技术水平的限制，大量的铁尾矿通常采用最简单的堆填处置，不仅占用了土地资源，污染环境，同时还得支付土地征用费、运输费和填埋费，增加了矿业经济的生产成本。所以铁尾矿的处置与利用一直是矿山企业和环境部门的难题。
[0003]在我国，公路建设中使用半刚性材料路基基层也越来越广泛。即利用水泥、石灰、粉煤灰等结合料与土、砂石等材料混合水搅拌后作为路基填筑基层材料使用，由于半刚性材料基层具有高强度、刚度和良好的水稳定性、抗冻性等路用优点，从而大规模的使用致使大量砂石材料的消耗，过度开采砂石料将会造成严重的土地砂化和水土流失以及塌陷和地表裂缝，造成环境污染、水土流失，容易引发泥石流和山洪暴发等灾害。因此，若将铁尾矿替代砂石材料应用到路用基层中，不但可以消耗大量尾矿，减少尾矿堆存带来的土地资源占用、环境污染等问题，同时能减少砂石料的开采，保护生态环境。
[0004]水泥作为道路工程中通用的固化剂在工程造价上成本颇高，而且随着全球气候变暖，温室效应导致CO2排放量的增加，大气中的CO2与水泥基材料的碳化反应引起的腐蚀作用，会导致水泥基材料使用寿命的减少。水泥基材料发生碳化反应初，过程中生成的CaCO3会沉积在水泥基质中的孔隙网格上，使得碳化层的孔隙细化，由于孔隙的细化会增强水化水泥的强度，降低孔隙及提高耐久性；然而随时间CO2的过量反应会造成C
‑
S
‑
H结构破坏，导致C
‑
S
‑
H分解从而使水泥基材料丧失强度。
[0005]采用工业固废固化铁尾砂用于填筑路面基层基，由于铁尾砂颗粒粒径较小，完全采用铁尾砂的情况下按照传统工艺制成的路基材料强度较小，不能满足路基强度需求。
[0006]中国专利申请202210643874.3公开了一种铁尾矿道路基层材料、制备方法及其应用。所述铁尾矿道路基层材料包含以下重量份组分：改性高分子聚合物0.05～0.3份，生石灰5
‑
10份，粉煤灰10
‑
20份，铝盐0.5～1份，镁盐0.02～0.1份，钙盐0.02～0.05份，水12～15份，铁尾矿100份。该专利申请制备的铁尾矿路基材料固化后抗压强度高，具有较好的水稳定性、耐冲刷性，可用作道路的底基层使用。但该铁尾矿道路基层材料组份较为复杂，需要添加改性高分子聚合物，而且在道路施工周边地区，很难同时获得生石灰、粉煤灰、铝盐、镁、钙盐、铁尾矿等多种原料，需要远距离运输，使用成本高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，而提供一种铁尾矿消耗量大、抗碳化性能强、水稳定性强、力学强度高的工业固废基铁尾砂路面基层材料。
[0008]本专利技术另一个目的是提供上述工业固废基铁尾砂路面基层材料的应用方法。
[0009]为提高水泥基材料的抗碳化性能，本专利技术引入矿物碳酸化技术选用碱性矿物成分替代部分水泥，该技术对环境无污染，是一种良好的CO2储存技术。
[0010]为实现本专利技术的上述目的，本专利技术一种工业固废基铁尾砂路面基层材料采用的技术方案为：
[0011]本专利技术一种工业固废基铁尾砂路面基层材料，是由以下组份配置而成，组份质量总和按100％计时的各组份质量百分含量为：铁尾砂35～60％，铁尾粗砂10～20％，水泥5～16％，钢渣0～7％，矿渣微粉0～10％，水15～25％。这里的铁尾砂、铁尾粗砂是指铁矿选矿尾矿分级脱泥后的产物，根据粗、细不同，粒度分级不同，分为铁尾砂、铁尾粗砂。所述铁尾砂粒径规格为：70％<0.3mm筛孔通过率<85％，50％<0.075mm筛孔通过率<75％；所述的铁尾粗砂粒径规格为：40％<0.3mm筛孔通过率<60％，10％<0.075mm筛孔通过率<30％；所述钢渣粒径规格为：50％<0.3mm筛孔通过率<70％，15％<0.075mm筛孔通过率<35％。
[0012]研究表明，本专利技术优选的原料各组份配比为：铁尾砂40～60％，铁尾粗砂12～20％，水泥8～13％，钢渣1～3％，矿渣微粉1.6～6％，水17～22％。
[0013]为了满足路面基层材料承载强度要求，所述铁尾砂的承载比CBR为35～45，铁尾砂的级配粒径分布为：
[0014][0015]所述铁尾粗砂的级配粒径分布为：
[0016][0017]本专利技术一种工业固废基铁尾砂路面基层材料的应用方法，按照以下步骤实施：
[0018]1)利用不同孔径的筛子对铁尾砂、铁尾粗砂、钢渣原料进行筛选，原料质量配比按质量总和100％计时的各组份质量百分含量为：铁尾砂35～60％，铁尾粗砂10～20％，水泥5～16％，钢渣0～7％，矿渣微粉0～10％，水15～25％；所述铁尾砂粒径规格为：70％<0.3mm筛孔通过率<85％，50％<0.075mm筛孔通过率<75％；所述的铁尾粗砂粒径规格为：40％<0.3mm筛孔通过率<60％，10％<0.075mm筛孔通过率<30％；所述钢渣粒径规格为：50％<0.3mm筛孔通过率<70％，15％<0.075mm筛孔通过率<35％；
[0019]2)按照质量配比称取铁尾砂、铁尾粗砂、水泥、钢渣、矿渣微粉，放入搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入水后均匀搅拌；
[0020]3)将步骤2)搅拌好的混合料用压力机挤压成型，将挤压成型的混合料进行脱模养护，并经抗压强度检测并符合《公路路面基层施工技术细则》(JTG/F20—2015)规定的水泥稳定材料无侧限抗压强度标准值，即得所述工业固废基铁尾砂路面基层材料；
[0021]4)将道路底基层洒水湿润，随后将步骤3)制得的工业固废基铁尾砂路面基层材料运输至道路基顶层，利用摊铺机分次摊铺工业固废基铁尾砂路面基层材料，确保铺面标高
和平整度；
[0022]5)采用大吨位双钢轮压路机、振动压路机和胶轮压路机进行组合碾压，保证压实度达到98％以上；碾压施工可分为三个阶段：第一阶段为初压，采用双钢轮压路机进行碾压施工，碾压形式为静压，碾压1～2遍；第二阶段为复压，采用振动压路机碾压3～4遍；最后进行终压，选用胶轮压路机碾压1～2遍；
[0023]6)采用灌砂法检测压实度后进入养生阶段，压实度合格后需先浸润土工布，随后覆盖在基层顶面，在养本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业固废基铁尾砂路面基层材料，其特征在于是由以下组份配置而成，原料组份质量总和按100％计时的各组份质量百分含量为：铁尾砂35～60％，铁尾粗砂10～20％，水泥5～16％，钢渣0～7％，矿渣微粉0～10％，水15～25％；所述铁尾砂粒径规格为：70％<0.3mm筛孔通过率<85％，50％<0.075mm筛孔通过率<75％；所述的铁尾粗砂粒径规格为：40％<0.3mm筛孔通过率<60％，10％<0.075mm筛孔通过率<30％；所述钢渣粒径规格为：50％<0.3mm筛孔通过率<70％，15％<0.075mm筛孔通过率<35％。2.如权利要求1所述的一种工业固废基铁尾砂路面基层材料，其特征在于各组份质量百分含量为：铁尾砂40～60％，铁尾粗砂12～20％，水泥8～13％，钢渣1～3％，矿渣微粉1.6～6％，水17～22％。3.如权利要求1或2所述的一种工业固废基铁尾砂路面基层材料，其特征在于各组份质量百分含量为：所述铁尾砂的承载比CBR为35～45，铁尾砂的级配粒径分布为：4.如权利要求3所述的一种工业固废基铁尾砂路面基层材料，其特征在于所述铁尾粗砂的级配粒径分布为：5.一种工业固废基铁尾砂路面基层材料的应用方法，其特征在于按照以下步骤实施：1)利用不同孔径的筛子对铁尾砂、铁尾粗砂、钢渣原料进行筛选，原料质量配比按质量总和100％计时的各组份质量百分含量为：铁尾砂35～60％，铁尾粗砂10～20％，水泥5～16％，钢渣0～7％，矿渣微粉0～10％，水15～25％；所述铁尾砂粒径规格为：70％<0.3mm筛孔通过率<85％，50％<0.075mm筛孔通过率<75％；所述的铁尾粗砂粒径规格为：40％<0.3mm筛孔通过率<60％，10％<0.075mm筛孔通过率<30％；所述钢渣粒径规格为：50％<0.3mm筛孔通过率&...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪智伟，周玉新，马培峰，吴小刚，华绍广，代永新，秦柯，
申请(专利权)人：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：