CN110963772A - 一种回收粉废料水硬性路面基层材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种回收粉废料水硬性路面基层材料及制备方法。此新型路面基层材料采用专用稳定剂，对沥青拌合站生产所产生的回收粉进行改性稳定，并掺配一定比例的废料溢料，使其力学等性能指标符合传统路面基层材料。根据稳定剂、回收粉以及废料掺量的不同，可选择性地用于不同等级不同荷载的公路。回收粉是沥青混合料拌合站生产所产生的粉状废弃物，每生产1t沥青混合料会产生40kg左右的回收粉。目前我国道路建设规模庞大，传统的土、砂石料已成为紧缺资源。使用专用稳定剂将回收粉与废料改性为满足工程要求的基层材料，即解决了传统工程材料供需矛盾尖锐的难题，还可以使废料再利用。此发明将对公路建设将产生积极的经济效益、环保效益和社会效益。

Description

一种回收粉废料水硬性路面基层材料及制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程建设领域，尤其涉及一种回收粉废料水硬性路面基层材料及其制备方法。

背景技术

路面工程中，沥青拌和站生产时除尘系统将会产生大量废粉和废料，废粉即通常所说的回收粉（二级布袋除尘产生的废粉），废料指拌和站溢料产生的碎石和料仓底部污染严重不能用于路面工程中的废料。调查表明，根据生产沥青混合料类型的不同，每生产1t沥青混合料其沥青拌和站会产生40kg左右的回收粉。废粉和废料属于工业废弃物，尤其是废粉，处理不当将对周边环境造成较大污染。若将回收粉和碎石废料资源化用于道路工程中，将产生积极的经济效益、环保效益和社会效益。

道路结构层一般由底基层、基层和面层组成。传统的底基层、基层材料一般采用水泥、石灰等无机结合料稳定碎石。每年我国公路建设对碎石的需求以千万吨计。碎石开采破坏自然资源、造成环境污染，近年来国家已严格控制碎石的开采，半数以上的采石场被关停，加之平原地区缺少可供开采碎石的山体，碎石更成为稀缺资源，碎石材料单价愈涨愈烈，供需矛盾日益尖锐。

现有技术中回收粉可掺配碎石用于水泥混凝土预制件，回收粉用量不足30%，同时采用普通水泥与传统工艺制成的混凝土强度较小，只能用于非承重结构或装饰部件，无法做到大规模回收利用。现采用新型研发的稳定剂稳定回收粉与废料，按照传统工艺制成的路面基层材料强度能够满足基层强度要求，裂缝少，并能够做到回收粉与废料的100%全利用。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种力学强度高裂缝少的回收粉废料水硬性路面基层材料及制备方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种回收粉废料水硬性路面基层材料，包括下列质量份组分：40~60份回收粉、60~40份废料、4~8份稳定剂和7.0~9.3份水；

所述稳定剂包括下列质量百分比的组分：42.5号矿渣硅酸盐水泥80%、消石灰15%、粉煤灰5%；

所述回收粉为沥青拌合站生产沥青混合料，除尘系统所产生的废粉，在经过晾晒后含水率小于10%；

所述废料为拌合站溢料产生的碎石和料仓底部的碎石，将二者混合均匀得到公称最大粒径不大于31.5mm的废料。

一种回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将沥青拌合站所产生的回收粉进行晾晒，使其含水率小于10%；将拌合站溢料产生的碎石和料仓底部的碎石混合均匀得到废料，其最大公称粒径不大于31.5mm；按质量百分比取42.5号矿渣硅酸盐水泥含80%、消石灰含15%、粉煤灰含5%，混合均匀，制成稳定剂；

步骤二、按质量取40~60份晾晒后的回收粉、60~40份废料和4~8份稳定剂放入搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入7.0~9.3份水后均匀搅拌；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

所述步骤二中搅拌机为混凝土搅拌机或稳定土搅拌机。

所述步骤二中搅拌机的搅拌时间为15~20秒。

所述步骤三中养护时间≥7天。

本发明的回收粉废料水硬性路面基层材料施工方法为：将回收粉废料水硬性路面基层材料运输至道路路基顶面进行摊铺；然后压实整平，压实度≥98％，即可完成施工。

本发明的技术方案具有下列优点：

本发明采用回收粉替代60%左右的碎石用于稳定类路面基层材料的制备，其难点包括强度和裂缝控制两个方面。强度方面，由于采用回收粉用量达到60%，混合料中粗集料间剪切效应被削弱，采用传统的水泥、石灰等固化剂，难以达到足够的强；而本发明采用适应于细料稳定的针对性稳定剂，保障了混合料强度。裂缝控制方面，由于细料较多，用水量大，水分减少时干缩容易引发收缩裂缝；本发明稳定剂在水化反应过程中，有微膨胀效果，可以抵消水分散失引起的混合料体积收缩，从而有效控制裂缝数量。

本发明中的回收粉废粉水硬性路面基层材料，充分利用回收粉和废料，变废为宝，丰富了回收粉的综合利用方式、提高了回收粉的综合利用率。道路工程建设底基层和基层材料需求量巨大，本发明这一技术路径为减缓回收粉处理带来的系列性社会问题和废料的重新利用提供了技术实现条件。

本发明中的回收粉废料水硬性路面基层较传统的无机结合料稳定基层，具有优的力学强度。

本发明中的回收粉废料水硬性路面基层，以废料为骨料，在目前的环保整治大环境下，可缓解道路工程砂石料紧张、不足的困扰。同时，稳定剂水化热和单位需水量均低于水泥，所以力学性能优异的同时兼有良好的抗裂性能。

本发明中的回收粉废料水硬性路面基层材料用于回收粉废料水硬性路面基层施工，施工工艺与传统的基层施工工艺无区别，且混合料的均匀性和易压实性更好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料，包括下列质量份组分：60份回收粉、40份废料、稳定剂6份、水9.0份；

本实施例的稳定剂包括下列质量百分比的组分：42.5号矿渣硅酸盐水泥含80%、消石灰含15%、粉煤灰含5%；

本实施例的回收粉为：石灰岩为原材的沥青混合料生产所产生的回收粉，其晾晒后含水率为3.3%；

本实施例的废料为：沥青拌合站溢料产生的碎石与料仓底部的污染严重的碎石，将二者等比例混合均匀，其公称最大粒径为31.5mm。

本实施例回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按质量百分比取42.5号矿渣硅酸盐水泥含80%、消石灰含15%、粉煤灰含5%，混合均匀，制成稳定剂；

步骤二、按质量取60份晾晒后的回收粉、40份废料和6份稳定剂放入水泥混凝土搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入9.0份水后均匀搅拌15秒；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护7天，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料施工方法为：将回收粉废料水硬性路面基层材料运输至路基顶层，并在路基顶层上进行摊铺，铺前应将底基层洒水湿润。对于基层下层表面，应喷洒稳定剂净浆，喷洒量以层间粘结牢固为准，宜不少于（1.0～1.5）kg/m²。稳定剂净浆稠度以洒布均匀为度，洒布长度以不大于摊铺机前30m～40m为宜。调整好传感器臂与控制线的关系；严格控制基层厚度和高程，保证路基厚度满足设计要求。

摊铺机后面，紧跟双钢轮压路机，振动压路机和胶轮压路机进行碾压，一次碾压长度为50m～80m。碾压段落必须层次分明，设置明显的分界标志，注意稳压要充分，振压不起浪、不推移。压实时，遵循稳压（遍数适中，压实度达到98%）轻振动碾压→重振动碾压→胶轮稳压的程序，压至无轮迹为止。碾压过程中，要以最佳含水量为控制依据，混合料表面要始终保持潮湿。

碾压后进行养生。将麻布或透水无纺土工布湿润，然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面。覆盖2小时后，再用洒水车洒水，或用塑料薄膜覆盖养生。在7天内应保持基层处于湿润状态，28天内正常养护。养生结束后，应将覆盖物清除干净。养生期间封闭交通。在养生7天后方可进行上层摊铺工作。

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：98%压实度条件下，7天无侧限抗压强度为5.0MPa；28天无侧限抗压强度为6.8MPa。

实施例二

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料，包括下列质量份组分：60份回收粉、40份废料、稳定剂8份、水9.3份；；

本实施例的稳定剂包括下列质量百分比的组分：42.5号矿渣硅酸盐水泥含80%、消石灰含15%、粉煤灰含5%；

本实施例的回收粉为：石灰岩为原材的沥青混合料生产所产生的回收粉，其晾晒后含水率为3.8%；

本实施例的废料为：沥青拌合站溢料产生的碎石与料仓底部的污染严重的碎石，将二者以2比1的比例混合均匀，其公称最大粒径为26.5mm。

本实施例回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按质量百分比取42.5号矿渣硅酸盐水泥含80%、消石灰含15%、粉煤灰含5%，混合均匀，制成稳定剂；

步骤二、按质量取60份晾晒后的回收粉、40份废料、8份稳定剂放入稳定土搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入9.3份水后均匀搅拌17秒；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护7天，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料施工方法为：将回收粉废料水硬性路面基层材料运输至路基顶层，并在路基顶层上进行摊铺：利用摊铺机分次摊铺回收粉水硬性路面基层材料，首次摊铺试验段为100m，每次作业段的长度为400m，并保证铺面标高和平整度。

采用单钢轮振动压路机和胶轮压路机进行组合碾压。碾压完成后应立即采用灌砂法检测压实度，保证压实度≥98％。压实度合格后采用土工布覆盖洒水养生7天，7天内应经常洒水，以土工布保持湿润状态为准。

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：98%压实度条件下，7天无侧限抗压强度为6.1MPa；28天无侧限抗压强度为8.3MPa。

实施例三

本实施例中稳定剂与实施例一相同，回收粉为：石灰岩为原材的沥青混合料生产所产生的回收粉，其晾晒后含水率为4.8%；废料为：沥青拌合站溢料产生的碎石废料与料仓底部污染严重的碎石的混合料，将二者以1.5比1的比例混合均匀，得到公称最大粒径为26.5mm的废料。

本实施例回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、制备上述稳定剂备用；

步骤二、按质量取50份晾晒后的回收粉、50份废料、6份稳定剂放入稳定土搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入8.0份水后均匀搅拌18秒；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护7天，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料施工方法为：将回收粉废料水硬性路面基层材料运输至路基顶层，并在路基顶层上进行摊铺：利用摊铺机分次摊铺回收粉水硬性路面基层材料，作业段的长度为300m，并保证铺面标高和平整度。

采用单钢轮振动压路机和胶轮压路机进行组合碾压。碾压完成后应立即采用灌砂法检测压实度，保证压实度≥98％。压实度合格后采用土工布覆盖洒水养生7天，7天内应经常洒水，以土工布保持湿润状态为准。

本实施例的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：98%压实度条件下，7天无侧限抗压强度为5.5MPa；28天无侧限抗压强度为7.4MPa。

实施例四

本实施例中采用回收粉、废料与稳定剂均与实施例三相同，

本实施例回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、制备上述稳定剂备用；

步骤二、按质量取50份晾晒后的回收粉、50份废料、8份稳定剂放入稳定土搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入8.2份水后均匀搅拌18秒；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护7天，即得所述回收粉碎石水硬性路面基层材料。

采用实施例三方法采用本实施例的路面基层材料进行铺路施工，测得的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：98%压实度条件下，7天无侧限抗压强度为6.7MPa；28天无侧限抗压强度为8.2MPa。

实施例五

本实施例中采用回收粉与稳定剂均与实施例三相同，

本实施例回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、制备上述稳定剂备用；

步骤二、按质量取40份晾晒后的回收粉、60的废料、6份稳定剂放入稳定土搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入7.5份水后均匀搅拌17秒；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护7天，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

采用实施例三方法采用本实施例的路面基层材料进行铺路施工，测得的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：98%压实度条件下，7天无侧限抗压强度为6.7MPa；28天无侧限抗压强度为8.1MPa。

实施例六

本实施例中采用回收粉与稳定剂均与实施例三相同，

本实施例回收粉废料水硬性路路面基层料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、制备上述稳定剂备用；

步骤二、按质量取40份晾晒后的回收粉、60份废料、8份稳定剂放入稳定土搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入7.9份水后均匀搅拌20秒；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护7天，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

采用实施例三方法采用本实施例的路面基层材料进行铺路施工，测得的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：98%压实度条件下，7天无侧限抗压强度为7.4MPa；28天无侧限抗压强度为8.9MPa。

由实施例一至六制得的回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能可以得出，本发明制得得回收粉废料水硬性路面基层材料的物理性能为：7天无侧限抗压强度为4.3～7.4 MPa；28天无侧限抗压强度为5.5～8.9MPa。根据道路各结构层力学性能要求的不同，针对性调整回收粉、废料与稳定剂掺配比例，可分别用于不同等级道路的底基层和基层。同时，应用于路面基层的回收粉废料水硬性路面基层材料强度均高于对应的传统基层强度，因此，本发明回收粉碎石水硬性路面基层材料绿色环保、强度大、抗裂性强、使用寿命长、施工便捷。

本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种回收粉废料水硬性路面基层材料，其特征在于：包括下列质量份组分：40~60份回收粉、60~40份废料、4~8份稳定剂和7.0~9.3份水；

所述稳定剂包括下列质量百分比的组分：42.5号矿渣硅酸盐水泥80%、消石灰15%、粉煤灰5%；

所述回收粉为沥青拌合站在生产沥青混合料时，除尘系统所产生的废粉；

所述废料为沥青拌合站溢料产生的碎石与料仓底部碎石的混合料。

2.根据权利要求1所述回收粉废料水硬性路面基层填筑材料，其特征在于：所述回收粉含水率小于10%。

3.根据权利要求1所述回收粉废料水硬性路面基层填筑材料，其特征在于：所述废料公称最大粒径不大于31.5mm。

4.一种权利要求1所述回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将沥青拌合站所产生的回收粉进行晾晒，使其含水率小于10%；将沥青拌合站溢料产生的碎石与料仓底部碎石混合均匀，得到废料，废料最大公称粒径不大于31.5mm；

按质量百分比取42.5号矿渣硅酸盐水泥80%、消石灰15%、粉煤灰5%；混合均匀，制成稳定剂；

步骤二、按质量取40~60份晾晒后的回收粉、60~40份废料和4~8份稳定剂放入搅拌机内搅拌，均匀混合，再加入7.0~9.3份水后均匀搅拌；

步骤三、将步骤二搅拌后的混合料用压力机挤压成型，并将挤压成型后的混合料进行养护，即得所述回收粉废料水硬性路面基层材料。

5.根据权利要求3所述回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中搅拌机为混凝土搅拌机或稳定土搅拌机。

6.根据权利要求3所述回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中搅拌机的搅拌时间为15~20秒。

7.根据权利要求3所述回收粉废料水硬性路面基层材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中养护时间≥7天。