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复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法.pdf

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复合 固化 外加 水泥 稳定 煤矸石 混合 料及 应用 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910090182

申请日:

20190130

公开号:

CN109626884A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: C04B28/00 主分类号: C04B28/00
申请人: 华北水利水电大学
发明人: 李振霞;陈渊召;李留彦;罗池;周博;马晓燕;谢肖杰;炊玉波;马广慧;陈采霞;赵颖杰;陈亚沛;陈渊恒;赵旭;赵艳辉;刘科锋;贾得来;张军奇
地址: 450045 河南省郑州市金水区北环路36号
优先权:
专利代理机构: 41123 代理人: 樊羿;张晓辉
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910090182

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

公开

摘要

本发明公开了一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗集料50~70份、煤矸石细集料30~50份、水泥2~4份、固化剂0.01~0.02份、活性剂1~3份和结合剂0.01~0.03份。本发明所述方法制备得到的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料路用性能优良、具有优异的抗压强度、抗裂性能和耐久性,对于减少无机结合料稳定煤矸石混合料基层道路工程的病害具有重大意义;本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料属于无毒无腐蚀类复合材料,原材料来源广泛,成?#38236;停?#29983;产过程环保节能,具有良好的经济、社会效益。

权利要求书

1.一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗集料50~70份、煤矸石细集料30~50份、水泥2~4份、固化剂0.01~0.02份、活性剂1~3份和结合剂0.01~0.03份。 2.根据权利要求1所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份,水泥3份,固化剂0.015份、活性剂2份和结合剂0.02份。 3.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,所述煤矸石集料全部由非自燃煤矸石组成,煤矸石集料级配满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)C-A-1级配要求。 4.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,所述水泥强度?#29123;?#24212;为32.5和/或42.5,且满足《公路路面基层施工技术细则》JTG/T F20-2015要求。 5.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,所述固化剂为北京华?#21335;?#27827;新材料有限公司生产的A类表面活性剂型液体土壤固化剂,无腐蚀性,可溶于水。 6.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,所述活性剂为活化煤矸石,细度控制在345±15m2/kg。 7.根据权利要求1或2所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其特征在于,所述结合剂为纳米氧化钙。 8.根据权利要求1所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)按照权利要求1所述配合比称取各原料; (2)将煤矸石磨细成粉末,控制一定细度范围,使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧1~3h,得到活性剂活性煤矸石; (3)将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量?#28909;?#20110;纯净水中,高速搅拌混合溶液; (4)将级配煤矸石加水闷料4h后,先添加所述水泥、步骤(2)所得活性煤矸石和剩余水拌和均匀,再添加步骤(3)所得纳米氧化钙混合溶液和所述固化剂后拌和均匀,即得到所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料。 9.根据权利要求8所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,将煤矸石磨细成粉末,细度控制在345±15m2/kg,使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧2h,得到活性剂活性煤矸石。 10.根据权利要求8所述的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量比氧化钙:水=1:10溶于纯净水中,高速搅拌混合溶液。

说明书


复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及其应用方法
技术领域


本发明涉及道路工程材料技术领域,具体涉及一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸
石混合料及其制备方法。


背景技术


煤炭资源仍是生产生活中主要的资源之一,而煤炭开采过程中产生的废弃物煤矸
石的处理问题成为环境保护中不容小觑的难题。将煤矸石破碎后用作道路工程中的集料是
公路工程中对煤矸石应用的主要途径,煤矸石集料具有类似岩石集料的物理性能,具有良
好的承载能力,坚固性好,稳定性高等优点。然而因为煤矸石本身坚固性较差,空隙较多,导
致道路路面煤矸石集料基层的耐久性较差,容易产生裂缝、翻浆等病害,这大大缩短了道路
的使用年限,造成大量的经济损失。


因此,开发一?#20013;?#22411;水泥稳定煤矸石混合料来提高煤矸石路面基层的承载能力及
耐久性是目前煤矸石应用于道路工程的亟待解决的技术问题。


发明内容


本发明要解决的技术问题是提供一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料及
其制备方法,在保证水泥稳定煤矸石混合料的路用性能的同?#20445;?#35299;决现有技术中无机结合
料稳定煤矸石混合料路面基层的早期强度不高、收缩开裂严重和耐久性差的技术问题。


为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:


设计一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸
石粗集料50~70份、煤矸石细集料30~50份、水泥2~4份、固化剂0.01~0.02份、活性剂1~
3份和结合剂0.01~0.03份。


优选的,上述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制
成:煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份,水泥3份,固化剂0.015份、活性剂2份和结
合剂0.02份。


优选的,所述煤矸石集料全部由非自燃煤矸石组成,煤矸石集料级配满足《公路路
面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)C-A-1级配要求。


优选的,所述水泥强度?#29123;?#24212;为32.5和/或42.5,且满足《公路路面基层施工技术
细则》(JTG/T F20-2015)要求。


优选的,所述固化剂为北京华?#21335;?#27827;新材料有限公司生产的A类液体土壤固化剂,
表面活性剂型,无腐蚀性,可溶于水。


优选的,所述活性剂为活化煤矸石,细度控制在345±15m
2/kg。


优选的,所述结合剂为纳米氧化钙。


上述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法,其特征在于,包括如下
步骤:


(1)按照所述配合比称取各原料;


(2)将煤矸石磨细成粉末,控制一定细度范围,使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在
700℃下高温煅烧1~3h,得到活性剂活性煤矸石;


(3)将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量?#28909;?#20110;纯净水中,高速搅拌混合溶液;


(4)将级配煤矸石加水闷料4h后,先添加所述水泥、步骤(2)所得活性煤矸石和剩余水
拌和均匀,再添加步骤(3)所得纳米氧化钙混合溶液和所述固化剂后拌和均匀,即得到所述
复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料。


优选的,在所述步骤(2)中,将煤矸石磨细成粉末,细度控制在345±15m
2/kg,使用
高温箱式电阻炉将煤矸石粉末在700℃下高温煅烧2h,得到活性剂活性煤矸石。


优选的,在所述步骤(3)中,将结合剂纳米氧化钙与水按一定质量比氧化钙:水=1:
10溶于纯净水中,高速搅拌混合溶液。


与现有技术相比,本发明的有益技术效果在于:


1. 本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其材料中加入了A类表面活性剂型
土壤固化剂,该固化剂可改变集料颗粒表面活性提高土体的密实度,无机结合料通过化学
反应固定此密实结构,从而能够提高复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的早期强度及
综合性能,以弥补为了减少裂缝?#26723;?#27700;泥掺量而?#36158;?#30340;前期强度不高的问题。煤矸石集料
经过拌合和压?#26723;?#29289;理外力的作?#29028;?#22303;壤固化剂的提高活性作用使得粒料彼此靠近,从而
减少被固化集料的空隙,使固化体?#21040;?#19968;步密实,从而具有较好的承载能力、水稳定性及耐
久性。


2. 本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其材料中加入了活化煤矸石,
活化后的煤矸石具有大量的活性SiO
2和Al
2O
3非结晶体,可与混合料中的Ca
2+反应形成不溶
于水的C-S-H凝胶物,可填充混合料的空隙,使得混合料间结构更加密实,从而可起到提高
承载能力,减少因温度变化?#36158;?#30340;由混合料间隙扩散而形成的?#28388;?#35010;缝。


3. 本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,其材料中加加入了纳米氧化
钙,纳米氧化钙具有?#32454;?#27963;性,可补充煤矸石集料内缺少的Ca
2+,能够与活化煤矸石中的活
性SiO
2和Al
2O
3发生反应,生成具有胶凝性能的C-S-H物质,减少水泥水化反应后生成的Ca
(OH)
2?#21335;?#32791;,使得复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料具有更好的路用性能。


4. 本发明煤矸石原料来源广泛、利用煤矸石变废为宝,采用的其他试剂均环保无
污染,制备过程环保节能,具有良好的经济、社会效益。


具体实施方式


下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式,但以下实施例只是用来详细说明
本发明,并不?#21248;?#20309;方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别
说明,均为常规仪器设备;所涉及的工业原料如无特别说明,均为市售常规工业原料。


实施例1


一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗
集料60.5份、煤矸石细集料39.5份(煤矸石粗细集料级配如表1),水泥3份,固化剂0.015份、
活性剂2份和结合剂0.02份。


实施例2


一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗
集料60.5份、煤矸石细集料39.5份,水泥4份,固化剂0.015份、活性剂2份和结合剂0.02份。


实施例3


一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗
集料60.5份、煤矸石细集料39.5份,水泥3份,固化剂0.02份、活性剂2份和结合剂0.02份。


实施例4


一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗
集料60.5份、煤矸石细集料39.5份,水泥3份,固化剂0.015份、活性剂3份和结合剂0.02份。


实施例5


一种复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料,由如下重量份数的原料制成:煤矸石粗
集料60.5份、煤矸石细集料39.5份,水泥3份,固化剂0.015份、活性剂活化煤矸石2份和结合
剂0.03份。


上述实施例1~5所述煤矸石集料全部由非自燃煤矸石组成,煤矸石集料级配满足
《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)C-A-1级配要求,煤矸石粗细集料级配具
体如表1所示;所述水泥强度?#29123;?#24212;为32.5或42.5,且满足《公路路面基层施工技术细则》
(JTG/T F20-2015)要求;所述固化剂为北京华?#21335;?#27827;新材料有限公司生产的A类液体土壤
固化剂,表面活性剂型,无腐蚀性,可溶于水;所述活性剂为活化煤矸石,细度控制在345±
15m
2/kg;所述结合剂为纳米氧化钙。


上述实施例1~5所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的制备方法,包括如
下步骤:


(1)按照实施例1~5所述配合比称取各原料;


(2)将煤矸石磨细成粉末,细度控制在345±15m
2/kg,使用高温箱式电阻炉将煤矸石粉
末在700℃高温煅烧2h,得到活性煤矸石;


(3)将纳米氧化钙?#31895;?#37327;比为氧化钙:水=1:10溶于纯净水中,高速搅拌混合溶液;


(4)将级配煤矸石加水闷料4h后,再添加水泥、步骤(2)所得活性煤矸石和剩余水拌和
均匀,再添加步骤(3)所得纳米氧化钙混合溶液和固化剂,拌和均匀,即得到所述复合固化
外加剂水泥稳定煤矸石混合料,所述复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料为骨架空隙结
构。


对照实施例:除以下内容外,与实施例1基本相同。普通水泥稳定煤矸石混合料,由
如下重量份数的原料制成:煤矸石粗集料60.5份、煤矸石细集料39.5份、水泥3份。


表1 煤矸石粗细集料筛孔通过率






将实施例1-5所得到的复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料和对照实施例得到
的普通水泥稳定煤矸石混合料进行性能检测,具体检测方法如下:按照《公路工程无机结合
料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中的无机结合料稳定材料振动压实试验方法
(T0842-2009)进行最大干密度和最佳含水率检测;试件经过成型养护后进行路用性能试
验,试验项目包括无侧限抗压强度试验、干缩试验、?#28388;?#35797;验和抗冲刷试验,用以测试本发
明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料的路用性能,具体试验结果如表2所示:


表2 不同实施例所得水泥稳定煤矸石混合料的路用性能试验数据






?#39062;?可知,本发明复合固化外加剂水泥稳定煤矸石混合料满足交通部颁标准《公
路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)?#21335;?#20851;要求,其抗压强度、干缩性能、?#28388;?#24615;
能、抗冲刷能力等指标明显高于普通水泥稳定煤矸石混合料,表明本发明复合固化外加剂
水泥稳定煤矸石混合料的路用性能优越。


上面结合实施例对本发明作了详细的说明,但是,所属技术领域的技术人员能够
理解,在不脱离本发明宗旨的前提下,还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更,形
成多个具体的实施例,均为本发明的常见变化范围,在此?#36745;?#19968;一详述。


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上传时间: 2019-04-28

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