【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生态环境保护和固废资源化，具体而言，涉及生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，伴随着我国经济的高速增长，公路建设得到了飞速发展。路基是公路的基础，路基填筑需要消耗大量的土壤或石料资源。随着国家环保政策的实施，为保护绿水青山，严禁过度开采天然土壤和石料资源。一些地区由于工程建设项目多，材料需求量大，开采严重超量，面临着路基填筑材料资源匮乏的问题。红石膏是钛白粉生产的废料，每生产1t钛白粉将排放5t红石膏，富含二水石膏和半水石膏可用于生成胶凝材料，但由于活性较低大规模利用困难，导致大量堆存，存在侵占土地资源，污染环境的风险。
2、然而直接使用红石膏作为路基材料，存在抗压强度低，凝结时间长的问题，无法满足工程需求。因此如何制备出一种混合制路基材料，能在缓解凝结时间过长的同时，提高机械强度和耐水性。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，该生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料通过将生物炭、高炉矿渣、赤泥和红石膏四者协同作用，极大地缩短凝结时间的同时使得改性红石膏路基材料内部结构更加紧凑，具有更高的耐水性和抗压性能，能够很好的满足道路基层建设的要求。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料的制备方法，该制备方法通过将生物质破碎热解从而得到具有表面官能团和多孔结构的生物炭，通过生物炭协同多源从
3、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
4、生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，主要包括生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏、水泥和水；
5、其中所述生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏和水泥的质量比为（1-5）：（1-10）：（60-70）：（1-5）；
6、所述生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏和水泥的混合物与水之间的质量比为1：（0.6-0.8）。
7、优选地，作为进一步具体的实施方式，所述生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏和水泥的质量比为3:10:10:70:5；
8、所述生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏和水泥的混合物与水之间的质量比为1：0.6。
9、在本专利技术的路基材料的制备过程中，水泥与水所进行的化学反应即水化反应是决定了路基材料强度的关键，其中在水泥颗粒与水进行接触时其表面的熟料矿物会立即与水发生水解或水化作用从而生成一种新的水化产物，而在各种矿物与水所产生的水化反应中存在着速率差异，其中硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体时，该水化反应的速度最快，而其也能形成早期强度，而其中对于后期路基材料的强度起到关键性作用的水化反应则是硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体的过程，该水化反应的速度较慢，因而为了提高路基材料的性能，促进硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶是进一步提高路基材料性能的关键，因此本专利技术通过添加生物炭、高炉矿渣、赤泥以及红石膏，四者协同作用，相互配伍从而进一步促进水化反应，从而制备出一种性能更加优异的路基材料。
10、其中对于本专利技术而言，主要是通过添加生物炭，其中生物炭是由生物质在经过热解处理后得到的，其中生物质在通过热解处理后所得的生物炭能够具有大量表面官能团和多孔结构，而更多的表面官能团和多孔结构能够更快的吸收路基材料中所存在的水分，在重力排水平衡上能够保持更多的水，有更大的水截留潜力和表面积，水分扩散率减少，通过这样的方式使得生物炭能够进一步缩短路基材料凝结的时间，加速硬化，并且由于其在前期吸收了大量的水分，因此在水化反应的后期生物炭也能作为一种固化剂从而释放出更多的水分进一步的促进水化反应的进行，并使反应过程更加完全，从而提高路基材料的强度；而高炉矿渣的添加则能促进水化反应的进行，其作为路基材料的辅助能够很好的促进路基材料中的水泥成分与水发生化学反应，使得高炉矿渣通过促进水化反应的方式进而提高路基材料的抗压性能和强度；而其中为了能够进一步促进路基材料的水化反应，本专利技术还通过添加赤泥以及红石膏，通过多种原料之间的协同作用，相互配伍从而制备出一种抗压性能和耐水性更高，并且极大地降低工艺成本、操作简单便于大规模使用，与现有改性红石膏制备路基材料的方法相比，本专利技术所提供的方案成本更低，操作更简单，且制备得到的路基材料拥有更优异的耐水性和抗压性能；其中本专利技术所添加的赤泥可以很好的作为一种辅助材料促进高炉矿渣的活性，从而能够极大地减少路基材料的硬化时间，并且由于其所含有氧化硅和氧化铝等成分在混合后能够减少路基材料中的气孔和缺陷，从而提高路基材料的密实性，增加强度，且赤泥中的活性成分在水泥水化的过程中能够加速水化反应，产生大量的氢氧化物，形成新的水化产物填充路基材料中的孔隙，进一步提高路基材料的密实性，而赤泥中的氧化铝在硬化的过程中能够释放出水分，从而防止路基材料表面过度干燥，进而加速路基材料的硬化过程，提高混凝土的性能；而红石膏的添加则能够很好的避免铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体的速度过快从而产生闪凝现象，红石膏其主要成分为硫酸钙，其能很好的与水化铝酸钙反应从而生成钙矾石，由于钙矾石难溶于水，能够很好的包裹在水泥熟料的表面上形成保护膜，阻碍水分进入水泥的内部使得水化反应延缓下来，从而避免了水泥熟料水化产生闪凝现象。因此可以知道，本专利技术主要是通过添加生物炭、赤泥、红石膏和高炉矿渣，通过四者之间的协同作用，促进水化反应合成的同时提高强度，从而制备出一种性能优异的路基材料。
11、优选地，作为进一步具体的实施方式，所述生物炭主要由生物质制得；
12、所述生物质为烟草秸秆、木屑、咖啡渣和玉米秸秆的一种或几种。
13、优选地，作为进一步具体的实施方式，所述生物质为烟草秸秆和咖啡渣的混合。
14、优选地，作为进一步具体的实施方式，所述烟草秸秆和咖啡渣的质量比为（1-3）：1；
15、优选地，所述烟草秸秆和咖啡渣的质量比为1:1。
16、因此对于本专利技术而言，生物质的选择是非常重要的，这是因为本专利技术主要通过添加生物质在进行热解处理后的生物炭，协同其他多种原料从而实现对红石膏的改性，从而制备出一种性能优异的路基材料，生物炭表面具有大量官能团和多孔结构，能够更快的吸收路基材料中所存在的水分，使得生物炭能够进一步缩短路基材料凝结的时间，加速硬化，并且由于其在前期吸收了大量的水分，因此在水化反应的后期生物炭也能作为一种内固化剂，从路基材料的内部释放出水分从而促进水化反应的进行，并使反应过程更加完全，提高路基材料的耐久性和机械强度；因此本专利技术在通过大量的创造性劳动后发现，通过使用烟草秸秆和咖啡渣的混合，并且烟草秸秆和咖啡渣的质量比为（1-3）：1，优选地质量比为1:1时，通过二者的混合所得到的生物质在通过处理后所形成的生物炭具有更加高效的保水性和吸水性，在水化初期能够进一步降低改性红石路基材料的泌水量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，主要包括生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏、水泥和水；
2.根据权利要求1所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏和水泥的质量比为3:10:10:70:5；
3.根据权利要求1所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述生物炭主要由生物质制得；
4.根据权利要求3所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述生物质为烟草秸秆和咖啡渣的混合。
5.根据权利要求4所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述烟草秸秆和咖啡渣的质量比为（1-3）：1；
6.一种如权利要求1-5任一项所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热解的具体步骤为：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热解的具体步骤为：在N2氛围下，以10℃/min进行升温至600℃恒温4h后，研磨
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘干温度为80-120℃，烘干时间为24-48h。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为300-450rpm，搅拌时间为1-5min；
...【技术特征摘要】
1.生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，主要包括生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏、水泥和水；
2.根据权利要求1所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述生物炭、高炉矿渣、赤泥、红石膏和水泥的质量比为3:10:10:70:5；
3.根据权利要求1所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述生物炭主要由生物质制得；
4.根据权利要求3所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述生物质为烟草秸秆和咖啡渣的混合。
5.根据权利要求4所述的生物炭协同多源固废改性红石膏路基材料，其特征在于，所述烟草秸秆和咖啡渣的质量比...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，周涛，赵由才，高乐，俞子豪，
申请(专利权)人：上海环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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