CN116199462A - 一种基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料及其制备方法和用途。基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：赤泥改性粉40‑50，细骨料10‑25，粗骨料15‑35，水10‑18；其中，所述的赤泥改性粉为堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；其中，堆积型铝土矿选铁后赤泥中钙铝硅成分的质量分数大于35%。本发明能够克服上述现有技术中赤泥用量占比小，且其垫层材料的强度低等技术问题，尤其适合用于路面结构层中底基层的施工。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料及其制备方法和用途。
背景技术
稳定碎石路面基层通常是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实，养护完成。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。通常，水稳水泥用量一般为混合料3％～6％，7天的无侧限抗压强度可达1.5～4.0mpa，较其他路基材料高。
水稳材料主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成。
混合材料分活性和非活性两大类。活性材料是指粉煤灰等物质，可与水泥中析出的氧化钙作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物材料，对这类材料的品质要求是材料的细度和不含有害的成分。
赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，为不溶性残渣，可分为烧结法赤泥、拜尔法赤泥和联合法赤泥。赤泥主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似。赤泥主要矿物成分为文石和方解石，含量为60％～65％，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用；而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。
目前，赤泥主要的无害化利用方向之一为制备建筑材料等。现有技术公开了一种赤泥基高速公路垫层材料，由以下组分按照重量份数比构成：赤泥45-55、磷石膏添加材料25-40、煤渣10-15、矿渣8-10、石灰粉30-45、粉煤灰5-8、碎石50-60；该方案主要是解决赤泥和磷石膏两种废料混合中和，起到废物利用以及处理利用的技术问题。该方案中赤泥作为集合料的一种稳定剂，其质量对集料的质量是至关重要的，然而，该方案中赤泥用量占比小，且其垫层材料的强度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料及其制备方法和用途，该稳定碎石路面基层材料能够克服上述现有技术中赤泥用量占比小，且其垫层材料的强度低等技术问题，尤其适合用于路面结构层中底基层的施工。
本发明的技术方案如下：
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉40-50，细骨料10-25，粗骨料15-35，水10-18；
其中，所述的赤泥改性粉为堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；其中，堆积型铝土矿选铁后赤泥中钙铝硅成分的质量分数大于35％。
所述赤泥改性粉与激发剂的质量比为55-60:10-12。
优选的，基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下重量份的原料制成：赤泥改性粉45，细骨料22，粗骨料18，水16。
所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、偏高岭土、元明粉中的一种或一种以上的混合物。
所述的堆积型铝土矿选铁后赤泥中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂。
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物，或者为粒径10-30mm的碎石。
所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。以上百分数均为质量分数。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15-18％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
基于堆积型铝土矿赤泥基稳定碎石路面基层材料的施工方法，包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15-18％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，得稳定碎石路面基层材料；
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
本发明的积极效果：
本发明的稳定碎石路面基层材料相对于其他现有技术赤泥基碎石材料而言，在具有相同强度时赤泥惨量更高。
本发明的稳定碎石路面基层材料铺设成路面基层时，能够形成胶黏体，有优良的水稳定性，其抗压强度高达7Mpa，回弹模量高达194Mpa。
本发明稳定碎石路面基层材料铺设成的路面基层相对于传统二灰稳定材料铺设成的路面基层活性更高。并且，本发明使用赤泥改性粉实现更高的水化活性和胶凝性能，赤泥颗粒间、赤泥和碎石之间的锚固力更大，因此强度更高。
本发明的稳定碎石路面基层材料运用级配理论和赤泥微粉的填充效应，对比常规水泥稳定碎石，压实后的密实度更高，因此具备更高的重金属固封和碱固封能力。同时，具有化学固封作用，赤泥中的自由碱在反应中形成了化学结合碱，经过降碱处理后也利于碱的固封。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例和对比例中使用的原料为市购。
实施例1
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉450kg，细骨料220kg，粗骨料180kg，水160kg。
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏的混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为55:10。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和河砂。
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为16％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
以本实施例原料及配比进行实验测试，具体测试过程如下：
(1)赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥在烘箱烘干，温度设定为105℃，烘干8h至恒重；碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
(2)赤泥改性微粉制备：按照配合比，称取步骤(1)备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀，混合时长10min，翻转速度90转/分钟；
(3)最佳含水测试：预选5个含水率掺比，每段间隔不超过2％，测试出赤泥改性微粉的最优含水率；
(4)模具选取：试件的径高比选择1:1，底部直径为150mm的圆柱体铁质模具，调试成型试块所需的各种设备，将成型用的模具擦拭干净，并抹机油；
(5)材料称量：根据冲击实试验结果和稳定碎石基层材料配合比计算每个试块需要的具体加水质量以及干料质量；
(6)闷料：将称好的干料土样放在盘中加水拌料，闷料时先加所需水的97％，闷料24h；
(7)混料：闷料完成后，再将剩余3％的水加入混合料，搅拌均匀；
(8)装模压制：将一个试块所需的混合料，分2次装入模具中，每次插捣密实，然后将整个试模放到反力架内的千斤顶上，加压，直到上下压柱完全压入试模中为止；
(9)脱模：将试模放到脱模器中，取出试块，过程中双手抱住试块中部，将试块轻轻旋转，直到松动，然后取出；
(10)养护：取出的试件放入黑色密封袋，置入20±2℃，相对湿度＞95％的环境下养护6天，最后一天浸水，水面高于试件至少2.5cm。
(11)测试：试块压实度98％，压制方式为80KN，加载时间在60-80s完成；试件为模拟20t辊轮压路机碾压，车速15m/min，碾压次数为6遍情况，养身时间为7天。
实施例2
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉450kg，细骨料220kg，粗骨料180kg，水140kg。
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为石粉、偏高岭土、元明粉的混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为60:12。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉。
所述的粗骨料为为粒径10-30mm的碎石。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
以本实施例原料及配比进行实验测试，具体测试过程如下：
(1)赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥在烘箱烘干，温度设定为105℃，烘干8h至恒重；碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
(2)赤泥改性微粉制备：按照配合比，称取步骤(1)备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀，混合时长10min，翻转速度90转/分钟；
(3)最佳含水测试：预选7个含水率掺比，每段间隔不超过2％，测试出赤泥改性微粉的最优含水率；
(4)模具选取：试件的径高比选择1:1，底部直径为150mm的圆柱体铁质模具，调试成型试块所需的各种设备，将成型用的模具擦拭干净，并抹机油；
(5)材料称量：根据冲击实试验结果和稳定碎石基层材料配合比计算每个试块需要的具体加水质量以及干料质量；
(6)闷料：将称好的干料土样放在盘中加水拌料，闷料时先加所需水的97％，闷料24h；
(7)混料：闷料完成后，再将剩余3％的水加入混合料，搅拌均匀；
(8)装模压制：将一个试块所需的混合料，分3次装入模具中，每次插捣密实，然后将整个试模放到反力架内的千斤顶上，加压，直到上下压柱完全压入试模中为止；
(9)脱模：将试模放到脱模器中，取出试块，过程中双手抱住试块中部，将试块轻轻旋转，直到松动，然后取出；
(10)养护：取出的试件放入黑色密封袋，置入20±2℃，相对湿度＞95％的环境下养护6天，最后一天浸水，水面高于试件至少2.5cm。
(11)测试：试块压实度98％，压制方式为80KN，加载时间在60-80s完成；试件为模拟20t辊轮压路机碾压，车速15m/min，碾压次数为6遍情况，养身时间为7天。
实施例3
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉450kg，细骨料220kg，粗骨料180kg，水180kg。
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为矿粉、粉煤灰、偏高岭土、元明粉的混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为55:12。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的河砂。
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为17％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
以本实施例原料及配比进行实验测试，具体测试过程如下：
(1)赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥在烘箱烘干，温度设定为105℃，烘干8h至恒重；碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
(2)赤泥改性微粉制备：按照配合比，称取步骤(1)备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀，混合时长10min，翻转速度90转/分钟；
(3)最佳含水测试：预选6个含水率掺比，每段间隔不超过2％，测试出赤泥改性微粉的最优含水率；
(4)模具选取：试件的径高比选择1:1，底部直径为150mm的圆柱体铁质模具，调试成型试块所需的各种设备，将成型用的模具擦拭干净，并抹机油；
(5)材料称量：根据冲击实试验结果和稳定碎石基层材料配合比计算每个试块需要的具体加水质量以及干料质量；
(6)闷料：将称好的干料土样放在盘中加水拌料，闷料时先加所需水的97％，闷料24h；
(7)混料：闷料完成后，再将剩余3％的水加入混合料，搅拌均匀；
(8)装模压制：将一个试块所需的混合料，分3次装入模具中，每次插捣密实，然后将整个试模放到反力架内的千斤顶上，加压，直到上下压柱完全压入试模中为止；
(9)脱模：将试模放到脱模器中，取出试块，过程中双手抱住试块中部，将试块轻轻旋转，直到松动，然后取出；
(10)养护：取出的试件放入黑色密封袋，置入20±2℃，相对湿度＞95％的环境下养护6天，最后一天浸水，水面高于试件至少2.5cm。
(11)测试：试块压实度98％，压制方式为80KN，加载时间在60-80s完成；试件为模拟20t辊轮压路机碾压，车速15m/min，碾压次数为6遍情况，养身时间为7天。
实施例4
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉400kg，细骨料100kg，粗骨料150kg，水160kg；
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉的混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为60:10。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和河砂。
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为18％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
以本实施例原料及配比进行实验测试，具体测试过程如下：
(1)赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥在烘箱烘干，温度设定为105℃，烘干8h至恒重；碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
(2)赤泥改性微粉制备：按照配合比，称取步骤(1)备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀，混合时长10min，翻转速度90转/分钟；
(3)最佳含水测试：预选5个含水率掺比，每段间隔不超过2％，测试出赤泥改性微粉的最优含水率；
(4)模具选取：试件的径高比选择1:1，底部直径为150mm的圆柱体铁质模具，调试成型试块所需的各种设备，将成型用的模具擦拭干净，并抹机油；
(5)材料称量：根据冲击实试验结果和稳定碎石基层材料配合比计算每个试块需要的具体加水质量以及干料质量；
(6)闷料：将称好的干料土样放在盘中加水拌料，闷料时先加所需水的97％，闷料24h；
(7)混料：闷料完成后，再将剩余3％的水加入混合料，搅拌均匀；
(8)装模压制：将一个试块所需的混合料，分2次装入模具中，每次插捣密实，然后将整个试模放到反力架内的千斤顶上，加压，直到上下压柱完全压入试模中为止；
(9)脱模：将试模放到脱模器中，取出试块，过程中双手抱住试块中部，将试块轻轻旋转，直到松动，然后取出；
(10)养护：取出的试件放入黑色密封袋，置入20±2℃，相对湿度＞95％的环境下养护6天，最后一天浸水，水面高于试件至少2.5cm。
(11)测试：试块压实度98％，压制方式为80KN，加载时间在60-80s完成；试件为模拟20t辊轮压路机碾压，车速15m/min，碾压次数为6遍情况，养身时间为7天。
实施例5
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉500kg，细骨料250kg，粗骨料150kg，水180kg；
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、偏高岭土、元明粉的混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为55:10。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和河砂。
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
以本实施例原料及配比进行实验测试，具体测试过程如下：
(1)赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥在烘箱烘干，温度设定为105℃，烘干8h至恒重；碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
(2)赤泥改性微粉制备：按照配合比，称取步骤(1)备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀，混合时长10min，翻转速度90转/分钟；
(3)最佳含水测试：预选5～7个含水率掺比，每段间隔不超过2％，测试出赤泥改性微粉的最优含水率；
(4)模具选取：试件的径高比选择1:1，底部直径为150mm的圆柱体铁质模具，调试成型试块所需的各种设备，将成型用的模具擦拭干净，并抹机油；
(5)材料称量：根据冲击实试验结果和稳定碎石基层材料配合比计算每个试块需要的具体加水质量以及干料质量；
(6)闷料：将称好的干料土样放在盘中加水拌料，闷料时先加所需水的97％，闷料24h；
(7)混料：闷料完成后，再将剩余3％的水加入混合料，搅拌均匀；
(8)装模压制：将一个试块所需的混合料，分2～3次装入模具中，每次插捣密实，然后将整个试模放到反力架内的千斤顶上，加压，直到上下压柱完全压入试模中为止；
(9)脱模：将试模放到脱模器中，取出试块，过程中双手抱住试块中部，将试块轻轻旋转，直到松动，然后取出；
(10)养护：取出的试件放入黑色密封袋，置入20±2℃，相对湿度＞95％的环境下养护6天，最后一天浸水，水面高于试件至少2.5cm。
(11)测试：试块压实度98％，压制方式为80KN，加载时间在60-80s完成；试件为模拟20t辊轮压路机碾压，车速15m/min，碾压次数为6遍情况，养身时间为7天。
实施例6
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉430kg，细骨料180kg，粗骨料190kg，水110kg；
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为矿粉，8赤泥改性粉与激发剂的质量比为57:11。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂。
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为16％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
实施例7
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉480kg，细骨料220kg，粗骨料310kg，水120kg；
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为偏高岭土和元明粉混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为56:10。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和河砂。
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
实施例8
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉430kg，细骨料220kg，粗骨料160kg，水170kg；
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为石灰，赤泥改性粉与激发剂的质量比为59:12。
平果铝选铁后赤泥的比重为2.8；最大干密度1.3g/cm3；最优含水率27％；液限为26.5％；塑限为17.2％；塑性指数为0.3。其中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的河砂。
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为18％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
实施例9
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉470kg，细骨料190kg，粗骨料190kg，水130kg；
其中，所述的赤泥改性粉为广西平果市铝矿的堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；激发剂为粉煤灰、偏高岭土的混合物，赤泥改性粉与激发剂的质量比为58:12。
所述的堆积型铝土矿选铁后赤泥中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉。
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。所述的碎石中含泥量≤1.5％；其中泥块含量≤0.5％；针状和片状碎石颗粒总含量≤15％；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12％。
基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为16％，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97％，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3％水，搅拌均匀，即得。
其施工方法，包括以下步骤：
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
实施例10不同原料制备混凝土的理化性质评价
一、样品制备
对比例1
本对比例与实施例1相似，不同之处在于：
赤泥没有进行改性、活化处理，直接使用相同水分含量的平果铝选铁后赤泥，直接和细骨料、粗骨料混合后，在同样的碾压和养身条件下制备的试件。
对比例2
本对比例与实施例1相似，不同之处在于：由以下重量份的物质制备得到：
其中，细骨料、粗骨料成分和实施例1一样。
对比例3
本对比例与实施例1相似，不同之处在于：由以下重量份的物质制备得到：
其中，细骨料、粗骨料成分和实施例1一样。
二、产品品质检测
本试验改性赤泥试件制备采用碾压成型的方式，制备试块方法参照规范《JTGE51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行。抗压强度和干缩、承载比和回弹模量的检测实验参考JTGE51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程、JTG/TF20-2015公路路面基层施工技术细则、JTG3430-2020公路土工试验规程。部分评定标准为JTGF80-1-2017公路工程质量检验评定标准。
表1理化性能检测结果
| 项目 | 抗压强度(Mpa) | 干缩系数(10^-6) | 回弹模量(Mpa) | CBR值(％) |
| 实施例1 | 7.2 | 275 | 194 | 78.5 |
| 实施例2 | 6.4 | 297 | 165 | 55.7 |
| 实施例3 | 6.8 | 286 | 167 | 62.3 |
| 实施例4 | 5.3 | 304 | 148 | 56.3 |
| 实施例5 | 5.7 | 330 | 172 | 64.8 |
| 对比例1 | 0.5 | 465 | 18 | 4.4 |
| 对比例2 | 3.6 | 380 | 75 | 32.4 |
| 对比例3 | 2.2 | 344 | 42 | 22.0 |
从表1可知，实施例1强度、承载比、回弹模量均为最优，这与试件的强度、固化性能相关，实施例2-5性能低于最佳配合比，但均比对比例要强。
从干缩系数结果可知，对比例1-3的早期干缩大，容易开裂。本发明实施例的干缩系数小，整体稳定性更高。
对比例1为赤泥不经过加工，直接压制，显然没有固化，性能最弱，强度极低。
对比例2为水泥固化，由于赤泥对于水泥的活性影响很大，试块的性能比实施例的差。
对比例3使用二灰稳定碎石材料，试块的性能比实施例的差。，只能使用二级和一般公路的中等交通，而本发明实施例的稳定碎石路面基层材料可以做到一级公路的重载交通。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于，由以下质量份的原料制成：
赤泥改性粉40-50，细骨料10-25，粗骨料15-35，水10-18；
其中，所述的赤泥改性粉为堆积型铝土矿选铁后赤泥经干燥，碾碎并过1.18mm方孔筛，然后与激发剂混合制备得到；其中，堆积型铝土矿选铁后赤泥中钙铝硅成分的质量分数大于35%。
2.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于：所述赤泥改性粉与激发剂的质量比为55-60:10-12。
3.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：赤泥改性粉45，细骨料22，粗骨料18，水16。
4.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于：所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、偏高岭土、元明粉中的一种或一种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于：所述的堆积型铝土矿选铁后赤泥中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30%、氧化钙12-18%、二氧化硅20-25%、氧化铁15-25%、氧化钠5-10%、氧化肽3-8%。
6.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于：所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂。
7.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于：所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物，或者为粒径10-30mm的碎石。
8.如权利要求7所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于：所述的碎石中含泥量≤1.5%；其中泥块含量≤0.5%；针状和片状碎石颗粒总含量≤15%；采用硫酸钠溶液法进行坚固性试验，碎石的质量损失≤12%。
9.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15-18%，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97%，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3%水，搅拌均匀，即得。
10.如权利要求9所述的基于选铁后赤泥的稳定碎石路面基层材料，其特征在于，其施工方法包括以下步骤：
A、赤泥预处理：将平果铝选铁后赤泥风干至含水率为15-18%，碾碎并将平果铝选铁后赤泥过1.18mm方孔筛进行备料；
B、赤泥改性微粉制备：按照配比取步骤A备料的赤泥和激发剂，使用翻转式混料机混合均匀；
C、干料制备：按配比向赤泥改性微粉中加入细骨料、粗骨料，混合均匀，得到干料；
D、闷料：干料加水拌料，先加入水量的97%，进行闷料2-4h；
E、混料：闷料完成后，加入剩余的3%水，搅拌均匀，得稳定碎石路面基层材料；
F、水泥稳定碎石底基层铺设：按路段的松铺系数调整好摊铺厚度，将步骤E的稳定碎石路面基层材料均匀的摊铺在要求的宽度上；
G、养生：摊铺好的水泥稳定碎石底基层养生期不小于7天，养生期间用洒水车洒水始终保持表面潮湿状态，铺以草袋覆盖洒水；养生期间如出现病害应及时挖补，挖补压实的厚度不小于8cm。
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2023
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