[发明专利]一种固硫灰和高钛矿渣复合稳定路面基层材料

说明书

技术领域

本发明属于道路的铺面--道路工程材料领域，涉及一种固硫灰和高钛矿渣复合稳定路面基层材料。该固硫灰和高钛矿渣复合稳定路面基层材料适用作道路工程中的路面基层材料。 

背景技术

道路工程中的路面结构分为路面基层和铺设于路面基层上路面面层。作为路面结构中的重要层位，路面基层材料承受了由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和路基中去。传统路面基层材料分为三大类:柔性基层材料(包括级配型集料、嵌锁型碎石以及沥青碎石和沥青贯入式等)、半刚性基层材料(包括水泥稳定土、石灰稳定土和石灰工业废渣稳定土)和刚性基层材料(水泥混凝土、强度高的贫混凝土和碾压混凝土)。目前，我国公路建设广泛采用的是水泥稳定类和石灰粉煤灰(二灰)稳定类的半刚性路面基层材料，这种传统的路面基层材料对资源和能源的消耗很大，且性能还有待进一步改善。以高速公路为例，路面基层厚度一般为56cm、宽为24m，则每公里需基层材料约3万吨。每生产1m³的路面基层材料需消耗2吨左右的天然土石料和80kg～160kg的水泥或石灰。这些土石料和胶凝材料原料在开采过程中会对山体植被和农田造成破坏。水泥稳定粒料虽然早期强度高、抗冲刷性和水稳性较好，但其抗裂性差、延迟碾压时间短、施工过于紧凑；而二灰稳定粒料虽然抗裂性较好，但其早期强度过低，且早期水稳性和抗冲刷性差、施工对季节依赖性大，且易起灰，与面层的粘结性能差。长期以来，国内外为提高石灰粉煤灰类基层材料的早期强度做了很多研究工作，比如掺入1％～3％的碱或碱金属盐或1％～2％的水泥，或用生石灰粉代替消石灰，但至今尚未找到有效提高二灰稳定基层性能的经济实用方法，导致其应用范围 逐年降低。因此，传统的路面基层材料已不能较好地适应当前社会的可持续发展，也不遵循可持续发展对大宗材料的发展要求。 

随着经济社会高速发展，资源、能源和环境问题凸显。一方面电力生产、钢铁冶炼等工业生产过程中产生大量工业废渣，难于处理，堆积如山；另一方面，道路工程建设所需的原材料量大、且部分区域供应紧张，价格居高不下。将大宗工业废渣用于道路工程材料领域，不仅能解决道路工程的原料供应，而且将工业废渣进行了综合利用，减少堆存量，有利于资源综合利用和环境保护。 

固硫灰是循环流化床锅炉燃煤脱硫产物，目前，固硫灰多以堆存为主，堆存量估计上亿吨，且每年还以数百万吨的排放速度增长。高钛矿渣是我国西南地区使用钒钛磁铁矿炼铁产生的水淬高炉矿渣，与传统水淬高炉矿渣相似；但因其钛含量较高，用于水泥混凝土中活性不高，限制了其大宗应用。目前，固硫灰和高钛矿渣的处理处置以及综合利用已经成为政府和企业共同关注的重点问题。 

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种固硫灰和高钛矿渣复合稳定路面基层材料。从而提供一种变废为宝，抗压强度等性能优于传统石灰粉煤灰(粉煤灰-石灰二元体系)稳定路面基层材料，不掺加石灰(消石灰)、粉煤灰或水泥的固硫灰和高钛矿渣复合稳定路面基层材料。 

本发明的内容是：一种固硫灰和高钛矿渣复合稳定路面基层材料，其特征是：主要由重量百分比为30～90％的固硫灰与10～70％的高钛矿渣混合组成。 

本发明的内容中：所述高钛矿渣的主要化学成分和重量百分比例组成为：CaO18～30％、MgO6～8％、SiO₂15～27％、Al₂O₃10～17％、Fe₂O₃5～9％、以及TiO₂15～21％。 

本发明的内容中：所述高钛矿渣为钒钛磁铁矿炼铁厂产生的水淬高炉高钛矿渣，较好的是经球磨处理，使其粒度D50为30～35μm、比表面积大于 350kg/m²。 

本发明的内容中：所述固硫灰的主要化学成分和重量百分比例组成为：CaO10～21％、SO₃10～12％、SiO₂35～43％、Al₂O₃11～21％、以及Fe₂O₃10～14％。 

本发明的内容中：所述固硫灰为循环流化床燃煤电厂产生的现场干法排放飞灰，较好的是经预处理工艺处理，使其粒度D50为13～20μm。