CN103771786B - 一种快硬性道路基层混合料及其使用方法 - Google Patents

一种快硬性道路基层混合料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快硬性道路基层混合料及其使用方法，混合料由胶凝材料、砂石骨料和水搅拌混合制得，所述胶凝材料由下列重量百分比的物质组成：水泥30-50%；矿渣粉20-45%；亚硫酸钙粉煤灰15-30%；造纸污泥5-10%；使用方法包括以下步骤：按既定比例配凝胶材料，按凝胶材料的用量为150-220kg/m3将其与砂石骨料和水进行混合、搅拌，运输至工地；将混合料进行摊铺、碾压，养护3d即可铺筑沥青混凝土面层，面层完成后即可开放交通。采用该快硬性基层混合料进行施工，具有早期强度高、基层弯沉值低、面层裂缝少的优点，可快速开放交通，缩短道路施工的占路时间，具有综合利用固体废弃物、减少环境污染的社会效益。

Description

一种快硬性道路基层混合料及其使用方法
技术领域
本发明属于道路工程材料，具体地说是一种快硬性道路基层混合料及其使用方法。
背景技术
在城市道路施工中，通常采用二灰稳定碎石（或称三渣混合料）作为基层材料，其缺点是早期强度低、养护期长达28天以上，造成道路施工占路时间长，给市区交通畅通带来严重影响。
另一方面，目前我国燃煤电厂逐步实施烟气脱硫。由于脱硫工艺的不同，产生了不同的脱硫副产物。采用石灰/石膏法产生的脱硫石膏，主要成分是CaSO4·2H2O，可完全替代天然石膏，用于生产石膏板和水泥，综合利用率较高；而采用石灰乳/亚硫酸钙法产生的亚硫酸钙粉煤灰，主要成分是CaSO3·0.5H2O、CaCO3、Ca(OH)2和粉煤灰，成分复杂，综合利用难度大。同时，目前造纸企业污泥车间排出的废纸浆液经过调理、机械压滤后的造纸污泥，含水率为75%-85%，主要处置方式是卫生填埋，浪费土地资源。
本发明涉及的快硬性基层混合料是一种取代二灰稳定碎石的新型道路基层材料，它采用水泥、矿渣粉、亚硫酸钙粉煤灰作为胶凝材料，并掺加造纸污泥作为抗裂剂，具有凝结时间适宜、早期强度高、养护期仅需3天、基层弯沉值低、面层裂缝少的优点，可广泛应用于城市道路改扩建、大中修及掘路修复等工程，极大缓解由于道路施工带来的交通压力、具有实际工程应用价值和资源综合利用的社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种快硬性道路基层混合料及其使用方法，主要由水泥、矿渣粉、亚硫酸钙粉煤灰、造纸污泥和砂石骨料制造而成，作为城市道路改扩建、大中修及掘路修复的道路基层材料。
本发明的机理主要是利用亚硫酸钙粉煤灰中的CaSO3·0.5H2O和Ca(OH)2，激发矿渣粉的活性，产生钙钒石水化产物，提高早期强度；同时利用造纸污泥中的大量纤维，提高快硬性道路基层混合料的抗裂性。
本发明的快硬性道路基层混合料，由胶凝材料、砂石骨料和水搅拌混合制得，所述胶凝材料由下列重量百分比的物质组成：
水泥：30-50%；
矿渣粉：20-45%；
亚硫酸钙粉煤灰：15-30%；
造纸污泥：5-10%；
所述造纸污泥的重量百分比为换算为干基后的。
优选地，所述胶凝材料由下列重量百分比的物质组成：
水泥：35-40%；
矿渣粉：30-40%；
亚硫酸钙粉煤灰：15-25%；
造纸污泥：5-8%。
所述的亚硫酸钙粉煤灰是燃煤电厂采用石灰乳/亚硫酸钙法进行烟气脱硫时产生的副产物，主要成分是CaSO3·0.5H2O、CaCO3、Ca(OH)2和粉煤灰。
所述的造纸污泥是造纸企业污泥车间排出的废纸浆液经过调理、机械压滤后的脱水污泥，含水率为75wt%-85wt%。
上述快硬性道路基层混合料的使用方法，包括以下步骤：
a)按上述比例配凝胶材料，按凝胶材料的用量为150-220kg/m3将其与砂石骨料和水进行混合、搅拌，运输至工地；
b)将混合料进行摊铺、碾压，养护3d即可铺筑沥青混凝土面层，面层完成后即可开放交通。
优选地，每立方米混合料中凝胶材料的用量为180-200kg/m3。
本发明采用上述技术方案的快硬性道路基层混合料进行城市道路施工，基层混合料3天强度超过10.0MPa，养护3天即可铺筑沥青混凝土面层和开放交通，大大缩短道路施工的占路时间。
具体实施方法
以下参照实施例，对本发明作进一步的说明。但应当认为，实施例仅是说明性，而不应对本发明的保护范围起限制作用。
本发明使用的亚硫酸钙粉煤灰的化学分析结果列于表1中。
表1
SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 烧失量
9.13 6.21 34.12 1.15 8.19 21.33 12.14
实施例1
取P.O42.5水泥（取自上海崛荣水泥厂）、S95矿渣粉（取自上海宝田新型建材公司）、亚硫酸钙粉煤灰（取自上海申能星火热电公司）、造纸污泥（取自江苏启东造纸厂）、碎石骨料（取自上海城建物资公司），以上胶凝材料按表2的比例进行配料。其中，造纸污泥为换算成干基的比例。
按GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，进行快硬性道路基层混合料的性能试验。取胶凝材料的用量为180kg/m3，砂用量为721kg/m3，碎石用量为1340kg/m3，水用量130kg/m3，将以上原材料进行搅拌混合、试件成型和养护，试验结果见表2。
表2
由表2：
（1）采用水泥、矿渣粉、亚硫酸钙粉煤灰和造纸污泥作为胶凝材料配制的快硬性道路基层混合料，拌合物性能较好（维勃稠度5s-9s），早期强度高，3d抗压强度达10.0MPa以上，超过二灰稳定碎石28d抗压强度（5.0MPa）。
（2）对比A3和A5、A4和A6可知，保持亚硫酸钙粉煤灰的用量不变，减少水泥用量、增加矿渣粉用量，快硬性道路基层混合料的3d强度有所提高。说明亚硫酸钙粉煤灰中的CaSO3·0.5H2O、Ca(OH)2对矿渣粉有激发作用，可提高早期强度。
（3）当胶凝材料中水泥为40份、矿渣粉为40份、亚硫酸钙粉煤灰为15份，造纸污泥5份时，快硬性道路基层混合料的3d强度最高。
实施例2
试验用原材料和试验方法同实施例1，取表1中A3组的胶凝材料配比（即水泥40%，矿渣粉40%，亚硫酸钙粉煤灰15%，造纸污泥5%），改变胶凝材料用量，保持拌合物的维勃稠度为5s-10s，适当调整用水量。试验结果见表3。
表3
由表3：
（1）当胶凝材料用量从150kg/m3增长到220kg/m3时，快硬性道路基层混合料的3d强度逐步增长。其中B1（胶凝材料用量为150kg/m3）的3d强度也能达到10.0MPa以上，满足早强要求。
（2）当胶凝材料用量从150kg/m3增长到180kg/m3时，3d强度增长较大；而当胶凝材料用量从200kg/m3增长到220kg/m3时，3d强度增长不明显。故胶凝材料的优选用量为180-200kg/m3。
实施例3
试验用原材料同实施例1，按GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，对快硬性道路基层混合料进行早期抗裂性试验，并根据《混凝土耐久性检验评定标准》（JGJ/T193-2009），对抗裂性进行评级。试验及评定结果见表4。
试验时，取胶凝材料的用量为180kg/m3，砂用量为721kg/m3，碎石用量为1340kg/m3，保持拌合物的维勃稠度为5s-10s，适当调整用水量。
表4
由表4：
（1）采用5%-10%的造纸污泥代替亚硫酸钙粉煤灰，快硬性道路基层混合料的抗裂性逐步提高（从L-Ⅰ级提高至L-Ⅳ级）。当造纸污泥的用量达10%时，单位面积上开裂面积最小。
（2）造纸污泥的需水量大，为保持混合料的维勃稠度一致，需提高拌合物的用水量，造成3d强度有所降低。故造纸污泥的优选用量为5%-8%。
实施例5
本实施例为快硬性道路基层混合料的实际工程应用案例。
工程名称：上海市云南中路（延安中路～广东路）道路、下水道改建工程
工程简介：底基层为厚度15cm砾石砂，基层为厚度25cm快硬性道路基层混合料。
施工气温：-2℃－7℃
使用数量：该工程共使用快硬性道路基层混合料36.0m3，分二次碾压，每次碾压的数量分别为7.0m3、29.0m3。
产品生产：快硬性道路基层混合料由上海建工材料公司生产，用自卸车运输至工地，运输时间约为1小时。生产配比为表2的A3组。
道路基层施工：快硬性道路基层混合料运到工地后，立即用铲车配合进行人工摊铺，做到一次平整。碾压时，先用6吨双轮压路压两遍，轮迹重叠为30cm，再用12吨三轮压路机进行压实，轮迹重叠为后轮宽的1/2。最后覆盖钢板进行养护。
工程检测结果：基层施工完毕后第5天，对快硬性道路基层混合料进行取芯试验，芯样强度为14.8MPa，与室内试验结果基本吻合。基层施工结束后3天，进行了弯沉试验，弯沉值为0.254mm，满足设计要求（<0.70mm）。
实施效果：该工程的云南中路北海路路口在基层施工完毕后3天，即恢复了道路交通，大大缓解了社会交通压力。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的原理下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种快硬性道路基层混合料，由胶凝材料、砂石骨料和水搅拌混合制得，其特征在于，所述胶凝材料由下列重量百分比的物质组成：
水泥：30-50％；
矿渣粉：20-45％；
亚硫酸钙粉煤灰：15-30％；
造纸污泥：5-10％；
所述的亚硫酸钙粉煤灰是燃煤电厂采用石灰乳/亚硫酸钙法进行烟气脱硫时产生的副产物，主要成分是CaSO3·0.5H2O、CaCO3、Ca(OH)2和粉煤灰；
所述造纸污泥的重量百分比为换算为干基后的。
2.根据权利要求1所述的快硬性道路基层混合料，其特征在于，所述胶凝材料由下列重量百分比的物质组成：
水泥：35-40％；
矿渣粉：30-40％；
亚硫酸钙粉煤灰：15-25％；
造纸污泥：5-8％。
3.根据权利要求1或2所述的快硬性道路基层混合料，其特征在于，所述的造纸污泥是造纸企业污泥车间排出的废纸浆液经过调理、机械压滤后的脱水污泥，含水率为75wt％-85wt％。
4.根据权利要求1或2所述的快硬性道路基层混合料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按权利要求1或2中的比例配凝胶材料，按凝胶材料的用量为150-220kg/m3将其与砂石骨料和水进行混合、搅拌，运输至工地；
b)将混合料进行摊铺、碾压，养护3d即可铺筑沥青混凝土面层，面层完成后即可开放交通。
5.根据权利要求4所述的快硬性道路基层混合料的使用方法，其特征在于，每立方米混合料中凝胶材料的用量为180-200kg/m3。
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