[发明专利]一种赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方及制备工艺

说明书

本发明属于道路基层材料技术领域，具体涉及一种赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方及制备工艺。本发明的赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方，由以下重量份数的原料制成：高活性赤泥37份、矿渣0—20份、脱硫石膏0—20份、煤矸石粗细集料40份、含钙的固体碱激发剂3份和水20—22份，其中高活性赤泥是将赤泥依次进行机械活化和热力活化得到的。本发明能够将赤泥、矿渣、脱硫石膏、煤矸石多种危害环境及损害人体健康的固废材料直接应用于道路基层，且该配方能满足高速公路和一级公路基层强度的要求，替代了传统水泥稳定碎石基层，替代了水泥，能够减小水化热对胶凝材料的影响，提高了道路基层的抗裂性能。

技术领域

本发明属于道路基层材料技术领域，具体涉及一种赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方及制备工艺。

背景技术

随着我国工业生产力的发展，排出越来越多的固体废弃物，这些固体废弃物的堆存不仅污染环境、浪费土地，一定程度上还会危害人体健康。但是由于部分固体废弃物含有一些对强度起积极作用的活性成分，进一步的可以将其加工处理应用到道路基层中。

煤矸石是煤矿在开拓掘进、采煤、煤炭洗选和加工过程中所产生的固体废弃物，是我国目前年排放量和累计堆存量最大的工业废弃物。煤矸石的大量堆存，不仅会占据大量土地，还会影响其生态环境，在一定条件下还会发生自燃，排出二氧化碳、二氧化硫以及烟尘等有害气体，在雨水冲刷作用下会污染土地和地下水。将煤矸石替代水泥稳定碎石应用到道路基层是目前众多学者研究的问题，但由于煤矸石相对天然碎石强度较低，导致其掺量并不高，无法有效解决煤矸石的大量堆存。

赤泥是氧化铝生产过程中排出的工业废泥。据统计，每生产一吨氧化铝，将会伴随排出1.0—1.8吨的赤泥。我国是氧化铝生产大国，大量堆存的赤泥无法被有效利用，不仅造成了资源浪费，还会污染土地，危害人体健康。赤泥属于强碱性土，其本身比表面积大，裹附力较强，是导致其无法被大量使用的原因，目前的研究针对赤泥基道路基层的研究中赤泥的掺量往往低于30％，相对于赤泥的高产量排出，显得意义不大。

发明专利申请CN107129249A公开了一种拜耳法赤泥煤矸石路基材料及其制备方法，但在该专利申请的公开方法中，虽将赤泥进行研磨，但其研磨后的粒径仍较大，无法有效的对赤泥进行活化，且其添加剂采用了水泥，由于水泥水化热的作用，会导致其收缩性能较差。发明专利申请CN113087487A一种电石渣粉煤灰稳定赤泥煤矸石集料路面基层施工工艺，但在该专利申请的公开方法中，因未使用水泥，所以导致其赤泥掺量并不高，最大掺量仅为15％。

综上，目前急需研发一种在可以完全替代水泥的情况下实现赤泥高掺量应用的道路基层材料及配方，且能满足道路基层强度的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方及制备工艺，解决上述现有技术中存在的在完全替代水泥的情况下仍能实现赤泥的高掺量应用问题，降低水泥的水化热，并实现赤泥的综合利用，具有显著的社会经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种赤泥/煤矸石基胶凝材料道路基层配方，由以下重量份数的原料制成：

高活性赤泥37份、矿渣0—20份、脱硫石膏0—20份、煤矸石粗细集料40份、含钙的固体碱激发剂3份和水20—22份；其中，原料(指全部原料)中的(CaO+Na₂O)与(SiO₂+Al₂O₃)的质量之比记作(CaO+Na₂O)/(SiO₂+Al₂O₃)，(CaO+Na₂O)/(SiO₂+Al₂O₃)为0.72—1.65。

进一步，所述高活性赤泥的制备方法为：