CN113603389B - 沥青拌和站尾尘用固化剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种沥青拌和站尾尘用固化剂，包含，复合硅酸盐15～30份；复合灰60～80份；碳酸盐10～15份；引气剂5～20份。通过将沥青拌和站尾尘利用本发明的固化剂及其使用方法进行处理，能够得到具有足够强度的结构层，而能够应用于道路工程、建筑业等行业，使其变废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对沥青拌和站尾尘进行处理的固化剂及其使用方法。
背景技术
沥青拌合站尾尘是沥青混合料生产过程中产生回收到的粉尘。在生产现场依据设计好的配合比，将不同粒径的砂石料、沥青、矿粉和添加剂按一定比例加工成混合物，在这一过程中，骨料经过装载、输送、加热、搅拌等多个环节，中间会产生大量粉尘，这些粉尘粒径大多小于0.075mm，不仅污染环境，还会影响设备操作人员的健康。
现在的拌合站基本都已配备专门的布袋除尘系统防止粉尘漂溢。据调研，沥青拌合站尾端收集细粉料约占成品料的5％～6％之间，譬如日产1000t沥青混合料，会产生50t-60t的废料，这个数量还是相当大的。在生产现场，多数都建有一个专门的采集空间，全部封闭，空间内装有喷淋装置，尾尘焦到这里时直接变成潮湿状态，等采集空间废料存储到一定数量，然后集中用运输到堆料厂，等待集中运输到野外填埋处置。
发明内容
本发明有鉴于上述现有技术存在的问题而提出，其目的在于提供一种用于对沥青拌和站尾尘进行处理的固化剂及其使用方法，对于回收的沥青拌和站尾尘进行无害化处置，制备成具有一定强度的工程材料，变废为宝。
本发明提供一种沥青拌和站尾尘用固化剂，包含，复合硅酸盐15～30份；复合灰60～80份；碳酸盐10～15份；引气剂5～20份。
优选复合硅酸盐包含无机硅酸盐30～50％，有机硅酸盐50～70％。
并且优选引气剂包含木质磺酸盐10～20份。
还优选复合灰包含硅灰10～30％，磨细钢渣灰30～50％，脱硫粉煤灰30～60％。
另外本发明提供一种沥青拌和站尾尘用固化剂的使用方法，将固化剂、水泥和尾尘混合，进行搅拌，混合比例为，相对于1份的尾尘，水泥的添加量为0.05～0.12份，固化剂的添加量为水泥用量的0.2～0.5％，加入规定量的水继续搅拌，得到尾尘水泥流动材料。
进一步，优选加入水的量与固形物的比例为0.34～0.39。
还优选水泥使用选自P.O.32.5和P.O.42.5的至少一种。
还优选从加入水完成搅拌到浇筑施工的时间间隔不超过1小时。
还优选在搅拌时加入水泥用量的0.5％～1.5％的氯化钙。
还优选浇筑施工后使用塑料薄膜覆盖养生9～15天。
还优选固化层结构部位厚度为18～25cm。
具体实施方式
下面，对本发明优选实施方式进行详细说明。
在本实施方式中，优选沥青拌和站尾尘用固化剂，包含，复合硅酸盐15～30份；复合灰60～80份；碳酸盐10～15份；引气剂5～20份。
其中优选复合硅酸盐包含无机硅酸盐30～50％，有机硅酸盐50～70％。复合灰包含硅灰10～30份，磨细钢渣灰30～50份，脱硫粉煤灰30～60份。另外，作为引气剂优选使用木质磺酸盐，含量优选为10～20份，可兼具减水剂的功能。
本实施方式的固化剂可以与沥青拌合站尾尘具有良好结合性，形成块状工程材料，而实现无害化处理。
在将固化剂与尾尘拌合时，优选加入水泥，混合比例优选为，相对于1份的尾尘，水泥的添加量为5～0.15份，固化剂的添加量为水泥用量的0.2～0.5％，
在本实施方式中，与固化剂掺配的水泥可以使用普通硅酸盐水泥，例如可使用选自P.O.32.5和P.O.42.5的至少一种。
对混合后尾尘混合物加入水，制备尾尘水泥流动材料，优选加入水的量与固形物的比例为0.34～0.39。
在本实施方式中，通过将固化剂与沥青拌和站尾尘和水混合，将尾尘处理成可固化的尾尘水泥流动材料，从而加以利用。固化剂中所含的复合硅酸盐能够提高尾尘水泥流动材料固化后的强度和耐久性以及抗冻融强度及耐久性。复合灰能够提高尾尘水泥流动材料固化后期的强度，减小孔隙率，提高抗渗能力，并提高抗干缩变形能力。通过使用木质素磺酸盐作为引气剂能够使其兼做减水剂。
碳酸盐能够提高速凝，调节尾尘水泥流动材料流动材料的凝结速度，同时其碱性可激发复合灰以及掺入到尾尘水泥流动材料中的水泥成分的活性，特别是在使用火山灰水泥制作尾尘水泥流动材料流动材料时，可激发火山灰的活性，因此可使用本实施方式的固化剂配合多种水泥来制作尾尘水泥流动材料。
对于本实施方式的沥青拌和站尾尘用固化剂，由于沥青拌和站使用的沥青和砂石料等原材料性能均按照交通部行业标准执行，原材料变化范围较小，因此，全国范围内尾尘的粒度成份组成、化学成分组成变化范围较小，本固化剂适用于所有符合相关标准的沥青拌和站尾尘。
使用方法
进一步，由于尾尘固化后用于工程构造部位，所以使用本实施方式的固化剂对尾尘固化后，强度性能受工程所在地的环境影响。因此在本实施方式中还提供固化剂的在各种条件下的使用方法。
影响尾尘固化后的主要因素包括，气候温度因素和水的因素。本实施方式的固化剂在使用时，对于冰冻环境中的工程构造部位，及长期处于潮湿状态下的工程部位，能够有效地保持其整体稳定性，减轻冻融破坏和水损坏。使用方法如下：
1)将固化剂、水泥和尾尘三者先行拌和均匀，然后加入所需量的水，拌和均匀。
用水量视工程部位特点决定，优选水和固形物的比例为0.34～0.39。对于工作面狭窄的小部位采用高的比例，对于工作面开阔的部位采用较低的比例。该水固混合物可用于浇筑施工。
2)在将拌和好的尾尘水泥流动材料运至工程浇筑地时，优选从拌和设备完成拌和到现场浇筑完成的总工作时间不超过1h。如果运输距离较远，拌和好的尾尘水泥流动材料放置时间较长，则优选添加水泥用量的0.5％～1.5％的氯化钙作缓凝剂，延长尾尘水泥流动材料的固化时间以保证施工时的流动性。
3)对水固混合物实施浇筑施工后，无需机械碾压，而优选使用塑料薄膜覆盖养生9～15天。在加入缓凝剂时，可使用较长的养生过程，以提高最终固化后的强度；在不加入缓凝剂时，养生过程可使用较短的养生过程。
4)浇筑施工时，固化土层结构部位厚度优选为18cm～25cm范围内。
5)按照工程所需固化后结构强度确定水泥和固化剂用量：
28d抗压强度在1～1.5MPa时，优选相对于1份的尾尘，水泥用量为5％～8％，
28d抗压强度在1.5～2.5MPa时，优选相对于1份的尾尘，水泥用量为8％～10％，
28d抗压强度在2.5～3.5MPa时，优选相对于1份的尾尘，水泥用量为10％～15％。
使用上述本实施方式的固化剂，对尾尘进行固化处理后，尾尘可用作工程材料使用，满足工程所需的强度、抗干缩裂缝性、抗冻融强度。
下面结合实施例和比较例，验证本发明的固化剂的对尾尘进行无害化处理，并制成工程材料的机械性能。
首先，基于上述具体实施方式的记载，制作固化剂作为实施例；并以变更后的组分制作固化剂作为比较例。在对固化剂成分进行验证时，使用各实施例和比较例的固化剂，并变更固化剂、水泥的添加量与尾尘混合，加水固比例0.38加水制作尾尘水泥流动材料，完成浇筑、固化而进行试验。各实施例和比较例的情形如表1所示。
表1
基于表1所获得的各实施例和比较例的固化剂，以固化剂含量分别为0％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％；P.O.32.5水泥含量8％的比例与尾尘拌和，并以水固比0.38加水调制成尾尘水泥流动材料，分别对所调制的尾尘水泥流动材料进行浇筑，完成如下试验。
1)强度试验
将如上所述制备的尾尘水泥流动材料浇筑成φ75mm×150mm的圆柱形试件，基于《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)中立方体抗压强度试验方法，采用路用材料性能检测仪进行抗压强度试验，试验加载速率为1mm/min。在试验中，每组数据试验5次舍除最大最小值后记平均值。试验结果表2所示。
表2
如表2所示，在固化剂添加量较少时，尾尘水泥流动材料固化后的强度提升效果不明显，在为水泥添加量的0.2～0.5％的范围内，尾尘水泥流动材料固化强度提升迅速；超过0.5％以后，强度提升速度明显减缓。而比较例1中因复合硅酸盐含量较低，造成固化剂添加量明显增加，虽然也能够在一定程度上提高尾尘水泥流动材料固化强度，但造成固化剂浪费明显。
以实施例1为代表的固化剂的实施例，在以相对于水泥添加0.4％固化剂后，固化强度明显提升。
2)抗干缩裂缝试验
将如上所述制备的尾尘水泥流动材料浇筑成试模尺寸为40mm×40mm×160mm棱柱体，在试模的两个端面中心，各开一个
的孔洞。基于《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)中砂浆自然干燥收缩试验方法，采用砂浆收缩仪进行试验测试。试验用具：立式收缩仪：标准杆长度为(176±1)mm，测量精度为0.01mm；收缩头使用黄铜加工而成。
试件成型后的初始长度认定为160.000(mm)，测试标准养护程序下7天后的长度L7，干燥收缩值取三个试件测值的算术平均值，如一个值与平均值偏差大于20％则剔除，若有两个值超过20％，则该组试件无效，重新制作并进行试验。试验结果表3所示。
表3
如表3所示，在固化剂添加量较少时，尾尘水泥流动材料固化后抗干缩裂缝能力提升效果不明显，在添加量达到水泥添加量的0.2～0.5％的范围内，尾尘水泥流动材料固化后抗干缩裂缝能力明显提升，但在超过0.5％后，该能力提升减缓的趋势同样变得显著。过度添加将造成固化剂的浪费。
以实施例1为代表的固化剂的实施例，在以相对于水泥添加0.4％固化剂后，抗干缩裂缝明显提升。
3)抗冻融强度试验
将如上所述制备的尾尘水泥流动材料浇筑成φ75mm×150mm的圆柱形试件，采用公路工程无机结合料稳定材料试验规程中T0858无机结合料稳定材料冻融试验方法进行冻融循环试验，该方法适用于无机结合料稳定材料的抗冻性评价，半刚性基层材料的抗冻性以规定龄期28d的半刚性基层材料在经过数个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度与冻前饱水无侧限抗压强度之比来评价。
试验时将相同试件分成组，分别进行冻融强度测试和未冻融强度测试(单位Mpa)，每组试件为10个取均值，试验结果表4所示。以未冻融试件强度与冻融试件强度之差能够计算强度损失。
表4
如表4所示，固化剂添加量较少时，尾尘水泥流动材料固化后抗冻融强度提升效果不明显，在添加量达到水泥添加量的0.2～0.5％的范围内，尾尘水泥流动材料固化后抗冻融能力明显提升，但在超过0.5％后，该能力提升减缓的趋势同样变得显著。过度添加将造成固化剂的浪费。
尤其根据比较例2的试验结果，当复合硅酸盐含量过高时，虽然强度提升明显，但抗冻融能力反而受到限制，因此不作为优选。而比较例1中复合硅酸盐含量过低，则会使得虽然能够通过提高固化剂的添加量提高抗压强度和抗冻融性能，但是将导致复合灰过量而造成浪费。
以实施例1为代表的固化剂的实施例，在以相对于水泥添加0.4％固化剂后，抗冻融性能明显提升。
根据上述试验，复合灰和碳酸盐能够明显改善尾尘水泥流动材料固化后的强度，而且作为固化剂组成与水泥混合对尾尘处理时，添加量非常少，具有以低成本高效对尾尘进行无害化处理的作用。通过将沥青拌和站尾尘利用本发明的固化剂及其使用方法进行处理，能够得到具有足够强度的浇筑块，而能够应用于道路工程及建筑业等行业，使其变废为宝。
以上对本发明优选实施方式进行了详细说明，但上述优选实施方式及具体例子的说明并不构成对本发明保护范围的限定。本领域技术人员能够在本申请说明书内容的基础上进行各种修改、变更，这些变更均包含在本申请是权利要求书记载的范围内。
Claims (4)
1.一种沥青拌和站尾尘用固化剂的使用方法，包括
将固化剂、水泥和尾尘混合，进行搅拌，
混合比例为，相对于1份的尾尘，水泥的添加量为0.05～0.15份，固化剂的添加量为水泥用量的0.2～0.5％，
加入规定量的水继续搅拌，得到尾尘水泥流动材料，
在搅拌时作为缓凝剂加入水泥用量的0.5～1.5％的氯化钙，
加入水的量与固形物的比例为0.34～0.39，
所述固化剂包含，复合硅酸盐15～30份；复合灰60～80份；碳酸盐10～15份；引气剂5～20份；其中，
复合硅酸盐包含无机硅酸盐30～50％，有机硅酸盐50～70％；
复合灰包含硅灰10～30％，磨细钢渣灰30～50％，脱硫粉煤灰30～60％；
引气剂包含木质磺酸盐10～20份。
2.如权利要求1所述固化剂的使用方法，其中，
水泥使用选自P.O.32.5和P.O.42.5的至少一种。
3.如权利要求1所述固化剂的使用方法，其中，
浇筑施工后使用塑料薄膜覆盖养生9～15天。
4.如权利要求1所述固化剂的使用方法，其中，
浇筑施工时固化层结构部位厚度为18～25cm。
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