[发明专利]一种含电解锰渣道路抗开裂水稳层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含电解锰渣抗开裂道路水稳层材料以及包含所述材料的水温层。所述水稳层材料包括以下重量份的原料：电解锰渣100份、赤泥40‑60份，复合相变材料5‑10份，其中所述相变复合材料由相变材料和膨胀石墨复合后，经过有机树脂包覆而成。本发明水稳层材料成分中添加了复合相变材料，发挥类似“润滑剂”的作用，还能防止温缩应力导致的开裂，控制水稳层温度变化，防止面层变形，还预料不到地发现其对水稳层的无侧限抗压强度有提高作用；利用电解锰渣中的硫酸钙激活赤泥中的活性成分形成凝胶体系，对电解锰渣进行无害化处理，不仅可以消耗大量的工业固废，还能拓展道路工程原材料选择范围和来源。

技术领域

本发明涉及水泥材料领域，特别涉及一种含电解锰渣抗开裂道路水稳层材料及其制备方法。

背景技术

石灰为水泥的主要原料之一，其以来源广泛、成本低而出名，但随着经济的快速发展，中国经济进入高成本增长期，原来便宜低廉的石灰原料单价成翻倍增长趋势，直接导致水泥成本的增加迫使人们不得不寻找其他水泥替代资源。

赤泥是铝土矿经浸出氧化铝后产生的残渣，含有SiO₂、Al₂O₃等凝胶活性成分，是非常有潜力的石灰替代资源，国内外不少研究人员已经开展利用赤泥资源制备水泥的研究和应用，比如专利CN201810051563.1公开了电解锰渣-赤泥水泥及其制备方法，该方法步骤是备料；锰渣和矿渣粉混合，400-500℃进行第一煅烧；将第一煅烧物和赤泥添加于水中，再添加碱性改性剂搅拌制备浆体；将上述浆体沉降，除去上层的水，将下层的沉降物烘干；将所述烘干物和水泥生料混合后，进行第二煅烧；第二煅烧物、减水剂和水泥熟料混合后，进行第三煅烧。专利CN201210336112.5公开了利用电解锰渣和赤泥生产水泥的方法，包括首先将电解锰渣和赤泥按干物料400～850℃煅烧；其次将上述煅烧的锰渣和赤泥渣、粒化高炉矿渣、锰渣活性激发剂进行粉磨；再将水泥熟料、石膏粉磨得普通硅酸盐水泥，最后将锰渣和赤泥渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥机械混合，制得325、425复合硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

上述专利均为利用电解锰渣-赤泥制备水泥，不足之处在于使用上述水泥制备的水稳层受温度变化易产生收缩应力，收缩应力无法释放导致变形，公开的制作工艺复杂且不环保，产生的氨气得不到有效回收利用还污染环境，此外其工序中涉及到高温煅烧，会进一步提高生产成本。

道路水稳层由水泥和级配碎石构成，是位于沥青面层下用高质量材料铺筑的基层，承受着本身的岩土自重和路面重力，以及由路面传递而来的行车荷载，是整个公路构造的重要组成部分，水稳层一旦开裂，不仅直接影响道路外观，还会降低制品的力学性能，所以提高水泥的抗开裂性能急需加以研究解决。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中利用电解锰渣和赤泥制煅烧作的水泥综合性能有待提升，而且制备方法不环保，成本的缺陷。

本发明第一个目的在于提供一种对温度不敏感，受温度影响产生收缩变形小的水泥替代物；本发明第二个目的在于提供一种利用电解锰渣、冶金渣制作水泥，其制备方法成本低、工艺简单，环保。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种抗开裂道路水稳层材料，所述水稳层材料包括以下重量份的原料电解锰渣100份、赤泥40-60份，复合相变材料5-10份，所述相变复合材料是由相变材料和膨胀石墨复合后，经过有机树脂包覆而成。

电解锰渣是电解金属锰生产过程中锰矿浸出后产生的一种高含水率工业固体废弃物，平均每生产1t金属锰会产生8-10t电解锰渣。电解锰渣物理化学性质复杂且锰离子及氨氮含量较高。将电解锰渣堆积会导致可溶性的锰和氨氮转移至土壤、地下水与河流，造成严重的环境污染。