全固废路沿石混凝土及全固废路沿石的制备方法与流程 专利技术说明

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术1.本发明涉及建筑工程材料领域，尤其是涉及一种全固废路沿石混凝土，还涉及一种全固废路沿石的制备方法。背景技术：2.路沿石在路面上区分车行道、人行道、绿地、隔离带和道路其他部分的界线，起到保障行人、车辆交通安全和保证路面边缘整齐的作用。路沿石做为道路附属物，具有独特的功能和作用，随着基础设施建设的快速发展，公路和市政道路等配套设施不断完善，路沿石在道路建设中将被大量应用。3.路沿石的材质主要有天然石材和混凝土两种，虽然石材资源的枯竭和环境环保意识的提高，混凝土路沿石的应用越来越普遍。现有混凝土路沿石主要有烧结路面砖和混凝土面砖两种，烧结路面砖耗能高。因而，在节能减排的发展趋势下，混凝土路面砖已成为路沿石的主流。4.近些年，随着化工、钢铁、煤电、有色金属等行业的快速发展，工业固废产量持续攀升，年产生量近40亿吨，累计堆存量超过600亿吨。这些工业固废不仅存在环境污染问题，还占用大量的土地。因而，亟需扩展工业固废的消纳途径。另外，城镇化发展提速也产生了大量建筑垃圾（据统计，每年新建和拆迁改造等工程产生的建筑垃圾约15.5亿吨）和生活垃圾产生，分类处置和再生利用迫在眉睫。随着沥青道路服役年限的延长，病害逐渐显现，铣刨重铺是目前道路养护的主要手段，大量的沥青混合料等黑色废料会随之产生。5.目前，随着国内外对路沿石混凝土研究的深入，也出现了一些以工业固废为主要原料的路沿石混凝土的相关报道，如发明专利cn104496356a公开了一种用钢渣粉和矿渣粉制备的路沿石混凝土。但是，目前并没有完全以工业固废和建筑垃圾为原料的路沿石混凝土的相关报道。技术实现要素：6.有鉴于此，本发明提供了一种全固废路沿石混凝土，该混凝土以工业固废和建筑垃圾为原料，不仅实现了工业固废和建筑垃圾两大类废料的循环再利用，还能完全避免使用水泥原料，节能减排，保护环境。7.本发明的第二个目的在于提供了一种全固废路沿石的制备方法，其采用本发明的全固废路沿石混凝土，可以完全替代传统的c30混凝土。8.为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：本发明所述的全固废路沿石混凝土，包括如下重量份的原料：胶凝粉料组分45～69份，所述胶凝粉料组分包括钢渣、粉煤灰、赤泥、矿渣粉、电石渣、飞灰、淤泥渣、磷石膏、硫磺渣中两种以上的组合；固废骨料组分39～62份，所述固废骨料包括沥青混合料、建筑废旧骨料、废胎胶粉和沥青拌合站回收粉中的任意一种或两种以上的组合；助剂2.5～6份，所述助剂包括减水剂，还包括硫酸铵、硅酸钠和碳酸铵中的任意一种或两种以上的组合；其中，原料的水胶比为0.35～0.40。9.优选地，所述胶凝粉料组分是由钢渣、粉煤灰、赤泥、矿渣粉、电石渣、飞灰、淤泥渣、磷石膏、硫磺渣按下述重量份配比配制而成：钢渣10～15份，粉煤灰3～5份，赤泥3～6份，矿渣粉15～20份，电石渣5～10份，飞灰2～3份，淤泥渣1～2份，磷石膏5～6份，硫磺渣1～2份。10.更优选地，所述钢渣、粉煤灰、矿渣粉、电石渣、磷石膏的比表面积≥400m2/kg，所述赤泥、飞灰、淤泥渣、硫磺渣的比表面积≥300m2/kg，且胶凝粉料组分中各原料的活性指数≥65%。11.更优选地，所述固废骨料组分是由沥青混合料、建筑废旧骨料、废胎胶粉、沥青拌合站回收粉按下述重量份配比配制而成：沥青混合料15～20份、建筑废旧骨料20～35份、废胎胶粉3～5份，沥青拌合站回收粉1～2份。12.更优选地，所述沥青混合料为沥青路面铣刨废料，其粒径分为在0～20mm；所述建筑废旧骨料中粒度0.15～5mm的颗粒料35%；粒度10～20mm的颗粒料65%。13.更优选地，所述助剂是由硫酸铵、硅酸钠、碳酸铵和减水剂配制而成，所述硅酸钠为工业固体粉末，硅酸钠的模数为2.20～2.50。14.更优选地，所述助剂的重量份配比如下：硫酸铵0.5～1份，硅酸钠1～3份，碳酸铵0.5～1份，减水粉剂0.5～1.0份。15.本发明还提供了一种全固废路岩石的制备方法，采用了本发明的全固废路沿石混凝土，具体制备步骤如下：第一步，将胶凝粉料组分中的钢渣、粉煤灰、矿渣粉、飞灰、淤泥渣、硫磺渣、磷石膏、硅酸钠和助剂中的减水剂加入球磨机中球磨，得到比表面积≥400m2/kg的第一胶凝混合料；将胶凝粉料组分中的赤泥、电石渣和助剂中的硫酸铵、碳酸铵分别加入到球磨机球磨，得到比表面积≥300m2/kg的第二胶凝混合料；第二步，将固废骨料组分中的沥青混合料、建筑废旧骨料、废胎胶粉、沥青拌合站回收粉分别加入到混凝土拌合锅内，搅拌均匀，然后加入球磨好的第一胶凝混合料和第二胶凝混合料，搅拌3～10min，按0.35～0.40的水胶比向拌合锅内加水，继续搅拌1～5min，得到塌落度≥250mm的自密实全固废混凝土；第三步，在路沿石模具的内表面先后涂刷植物油和水性有机硅消泡剂，将第二步中的自密实全固废混凝土浇筑在涂有植物油和水性有机硅消泡剂的模具中，浇筑后抹平，并将模具置于60℃、90%湿度环境中养护1d，标养28d，拆模得到全固废路沿石。16.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用由钢渣、粉煤灰、赤泥、矿渣粉、电石渣、飞灰、淤泥渣、磷石膏和硫磺渣等工业废料配制胶凝粉料，利用建筑废料沥青混合料、建筑废旧骨料、废胎胶粉和沥青拌合站回收粉作为骨料，实现了工业固废和建筑废料的循环再利用，成本低廉，具有很好的经济性和环保性，符合我国节能减排、绿色发展的产业政策，对工业固废和建筑废料的资源化利用具有广泛而深远的意义。17.本发明利用钢渣、矿渣粉、粉煤灰、飞灰、淤泥渣、赤泥、硫磺渣等含有较多的水硬活性矿物成分，如硅酸钙、硅铝酸钙等，以及富含铝、硅、钙等的矿物成分，利用磷石膏、电石渣和赤泥作为激发剂，激发原料中水硬性活性组分的活性，生成c-s-h凝胶、钙矾石、铝胶、硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的网络结构产物等，进而将料沥青混合料、建筑废旧骨料、废胎胶粉和沥青拌合站回收粉这些骨料胶结在一起，提高了混凝土的致密性，进而提高了路沿石的抗压强度，能够完全替代c30混凝土作为路沿石的原料。18.本发明以硫酸铵和碳酸铵作为发泡剂，在制备时将发泡剂和电石渣、赤泥两种胶凝原料独立球磨均匀，使发泡剂、电石渣和赤泥混合更加均匀。在60℃恒温养护过程中，发泡剂借助电石渣和赤泥提高的碱性条件，在胶凝粉料组分胶结过程中发生反应并稀释出氨气，使路沿石内部形成均匀、密闭和微小的空隙，实现微膨胀，提高路沿石的抗收缩效果；另外，将硫酸铵、碳酸铵电石渣和赤泥一起研磨，使物料混合更加均匀，提升发气概率，进而提高路沿石的抗收缩性能。19.本发明助剂中的硅酸钠作为一种常用且高效的碱活性激发剂，可以显著激发矿渣粉、粉煤灰等固废材料的化学活性，与电石渣、石膏、赤泥等协同作用，实现混合物中硅铝钙质矿物的化学反应。20.本发明在制备时在路沿石的模具内表面涂刷低粘度的植物油作为脱模隔离剂，在植物油上喷涂水性有机硅消泡剂，有效降低混凝土的表面张力，快速消除界面处的气泡，确保路沿石外立面光滑无痕，提高路沿石成品质量。具体实施方式21.本发明所用的工业废料钢渣、粉煤灰、矿渣粉、飞灰、淤泥渣、电石渣、赤泥、磷石膏、硫磺渣等的化学组分见表1。22.表1本发明所用赤泥和电石渣的化学组分本发明的骨料性能指标如下：沥青混合料来自沥青路面铣刨废料，最大公称粒径为26.5mm，粒径分布在10～20mm，满足地方标准db32/t 3312-2017的要求；建筑废旧骨料的具体级配如下：0.15～5mm的颗粒料35%，粒度10～20mm的颗粒料65%；废胎胶粉的粒度为30目～80目，其技术指标满足jtt 797-2011《路用废胎硫化橡胶粉》的要求；沥青拌合站回收粉的粒度为0～0.075mm。23.本发明所用助剂的性能指标如下：硫酸铵和碳酸铵均为工业级；硅酸钠为工业固体粉末，模数为2.20～2.50；减水剂为聚羧酸减水粉剂。24.在试验前，将胶凝粉料组分中的各工业固废原料和固废骨料中的各原料分别烘干至含水率小于1%。25.下面通过具体实施例对本发明做出更加详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述实施例。26.实施例1本实施例的全固废路沿石混凝土是由46份胶凝粉料组分、50.5份固废骨料组分和2.5份助剂配制而成，固废胶凝粉料组分的重量份配比为：钢渣10份，粉煤灰3份，赤泥3份，矿渣粉15份，电石渣5份，飞灰2份，淤泥渣1份，磷石膏5份，硫磺渣2份；固废骨料组分的重量份配比为：沥青混合料19.5份、建筑废旧骨料25份、废胎胶粉3份，沥青拌合站回收粉1份；助剂的重量份配比为：硫酸铵0.5份、碳酸铵0.5份、硅酸钠1份、聚羧酸减水粉剂0.5份。27.采用上述全固废路沿石混凝土的配方制备全固废路沿石，制备方法如下：第一步，将钢渣、粉煤灰、矿渣粉、飞灰、淤泥渣、硫磺渣、磷石膏分别加入到球磨机中，再加入1份硅酸钠和0.5份聚羧酸减水粉剂，利用球磨机球磨30 min使原料混合均匀，得到比表面积大于450m2/kg的第一胶凝混合料；将3份赤泥和5份电石渣加入到球磨机中，然后再加入0.5份硫酸铵和0.5份碳酸铵，利用球磨机球磨35 min，将混合料球磨成粉状并混合均匀，得到比表面积大于400m2/kg的第二胶凝混合料；第二步，将19.5份沥青混合料、25份建筑废旧骨料、3份废胎胶粉、1份沥青拌合站回收粉分别加入到强制式混凝土拌合锅内，搅拌3min，然后加入球磨好的第一胶凝混合料和第二胶凝混合料，搅拌5min，按向拌合锅内加17份水，继续搅拌2min，得到塌落度≥250mm的自密实全固废混凝土；第三步，在路沿石模具的内表面先后涂刷植物油和水性有机硅消泡剂，将第二步的自密实全固废混凝土浇筑在路沿石的模具内，抹平，然后将模具置于60℃、90%湿度环境中（一般采用养护箱进行恒温恒湿养护）养护1d，然后标养28d，拆模，得到全固废路沿石。28.在上述步骤中，由于水性有机硅消泡剂的凝固需要一定时间，故植物油和水性有机硅消泡剂的涂刷可与第二步同步进行，也可以与第一步同步进行。29.实施例2本实施例的全固废路沿石混凝土是由51份胶凝粉料组分、48份固废骨料组分和2.5份助剂配制而成，胶凝粉料组分、固废骨料组分和助剂的重量份配比为：胶凝粉料组分是由钢渣10份，粉煤灰4份，赤泥3份，矿渣粉17份，电石渣5份，飞灰3份，淤泥渣1份，磷石膏6份，硫磺渣2份配制而成；固废骨料组分是由沥青混合料20份、建筑废旧骨料24份、废胎胶粉3份，沥青拌合站回收粉1份配制而成；助剂包括硫酸铵0.5份、碳酸铵0.5份、硅酸钠1份、聚羧酸减水粉剂0.5份。30.采用本实施例2的全固废路沿石混凝土配方制备全固废路沿石，本实施例的制备方法同实施例1，本实施例中水的添加量为18份。31.实施例3本实施例的全固废路沿石混凝土是由50份胶凝粉料组分、46.5份固废骨料和3.5份助剂配制而成，胶凝粉料组分、固废骨料组分和助剂的重量份配比为：固废胶凝粉料组分由钢渣10份，粉煤灰3份，赤泥3份，矿渣粉15份，电石渣10份，飞灰2份，淤泥渣1份，磷石膏5份，硫磺渣1份配制而成；固废骨料组分是由沥青混合料19.5份、建筑废旧骨料20份、废胎胶粉5份，沥青拌合站回收粉2份配制而成；助剂包括硫酸铵0.5份、碳酸铵0.5份、硅酸钠2份、聚羧酸减水粉剂0.5份。32.采用本实施例3的全固废路沿石混凝土配方制备全固废路沿石，本实施例的制备方法同实施例1，本实施例中水的添加量为20份。33.实施例4本实施例的全固废路沿石混凝土是由50份胶凝粉料组分、48.5份固废骨料组分和3.5份助剂配制而成。本实施例中胶凝粉料组分的配比同实施例3，固废骨料组分的配比同实施例3；其中，助剂的重量份配比如下：硫酸铵1.0份、碳酸铵1.0份、硅酸钠1.0份、聚羧酸减水粉剂0.5份。34.采用本实施例4的全固废路沿石混凝土配方制备全固废路沿石，本实施例的制备方法同实施例1，本实施例中水的添加量为19份。35.实施例5本实施例的全固废路沿石混凝土是由69份胶凝粉料组分、57份固废骨料组分和3.5份助剂配制而成。本实施例中的助剂配比同实施例3；胶凝粉料组分的重量份配比为：钢渣15份，粉煤灰5份，赤泥6份，矿渣粉20份，电石渣10份，飞灰3份，淤泥渣2份，磷石膏6份，硫磺渣2份；固废骨料组分的重量份配比为：沥青混合料15份、建筑废旧骨料35份、废胎胶粉5份，沥青拌合站回收粉2份；采用本实施例1的全固废路沿石混凝土配方制备全固废路沿石，本实施例的制备方法同实施例1，本实施例中水的添加量为26.5份。36.对比例1本对比例的路沿石混凝土配方与实施例3的不同之处仅在于：本对比例中的助剂仅包括1份硅酸钠和0.5份聚羧酸减水粉剂。37.将本对比例按实施例1中的制备方法制备得到不含发泡剂的路沿石试件。38.对比例2本对比例的路沿石混凝土配方与实施例3的不同之处在于：本对比例中的助剂的重量份配比为：硫酸铵0.5份、硅酸钠1份、聚羧酸减水粉剂0.5份。39.按实施例1中的制备方法，采用上述配比制备得到不含碳酸铵的路沿石试件。40.对比例3本对比例的路沿石混凝土配方与实施例3的不同之处在于：本对比例中的助剂的重量份配比为：碳酸铵0.5份、硅酸钠1份、聚羧酸减水粉剂0.5份。41.按实施例1中的制备方法，采用上述配比制备得到不含硫酸铵的路沿石试件。42.本发明按照gbt 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中坍落度试验和缩水率试验分别测试实施例1-5和对比例1-3的坍落度和缩水率，按gbt 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中的轴心抗压强度试验和静力受压弹性模量试验测试抗压强度，结果见表2。43.表2 路沿石试件的性能测试结果由上可知，本发明实施例1-5制备得到的路沿石试件的坍落度、抗压强度均满足c30混凝土的技术指标，因而本发明的全固废混凝土可以作为路沿石的原料，不仅实现了工业固废和建筑固废的循环再利用，还能确保路沿石的性能指标均符合要求。另外，从对比例1-3和实施例1-5的缩水数据可知，本发明的发泡剂可显著增加路沿石的抗收缩性能。









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