[發明專利]一種高耐久性鐵尾砂水硬性道路基層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210038432.6
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114315299A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李家茂;張垂民;司濤;樊傳剛
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B7/24;C04B7/147;C04B111/20
• 代理公司: 安徽順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 李潔

本發明屬于工業廢棄物資源化技術領域，具體涉及一種高耐久性鐵尾砂水硬性道路基層材料及其制備方法，該材料包括按質量份數計的如下組分：鐵尾砂80～100份，固化劑5～15份；其中所述固化劑包括按質量份數計的如下組分：磷石膏18～27份，電石渣18～27份，礦渣55份。本發明提供的高耐久性鐵尾砂水硬性道路基層材料配方設計科學，各材料配比設計合理，利用磷石膏、電石渣、礦渣和鐵尾砂混合使用時，在水的作用下發生水化反應，水化反應使路基發生固化和硬化的同時，反應產物還可以填充至路基路面的縫隙中，增加路基的結構強度。

技術領域

本發明屬于工業廢棄物資源化技術領域，具體涉及一種高耐久性鐵尾砂水硬性道路基層材料及其制備方法。

背景技術

伴隨著我國工業化進程的加快，礦產資源開采過程中產生了大量的廢石和尾礦。大量排放且回收率極低的尾礦一般通過尾礦壩進行填埋處理，尾礦的長期堆積和丟棄會造成嚴重的環境污染和生態破壞，極大的影響了我國建設資源節約型和環境友好型社會的戰略目標。

鐵尾砂是鐵礦石經破碎、篩選、粉碎、分級重選和浮選之后，有用金屬含量極低的固體礦物廢棄物。近幾十年來我國在尾礦的綜合利用方面進行了不斷的探索，在利用鐵尾砂制備建筑材料、微晶玻璃和陶瓷材料等方面取得了一定的進展。其中在建筑材料方面的應用已經成為鐵尾砂的主要利用途徑。但鐵尾砂由于粒徑小、比表面積大等原因，存在工程性質差的特點，故鐵尾砂的固化和綜合利用研究亟待推進。

公開號為CN109761516B的專利文獻公布了一種鐵尾砂的固化方式，其以工業廢渣為固化劑，添加一定量的化學催化劑在預設溫度中固化鐵尾砂。其中所述工業廢渣中包括如下配合比的材料：淤泥0.1-5.0份、堿渣0.1-15份、粉煤灰0-50份、高爐礦渣微粉0-80份以及水泥熟料0-5份。催化劑選自硅酸鈉、石膏、陽離子表面活性劑、早強減水劑、防凍劑、早強劑、緩凝劑、防水劑、石灰、硅粉以及乳膠中的一種或幾種。固化試樣的28d抗壓強度可達7.90MPa，實現了鐵尾砂的廢物利用。但存在著催化劑成本高、工藝復雜等問題。

公開號為CN110002808A的專利文獻公布了一種堿激發材料固化鐵尾砂的方法，其以工業廢渣為固化劑。其中工業廢渣中包括如下配比的材料：電石渣1.2～1.6％，高爐粒化礦渣3.6～4.8％，粉煤灰0.6～0.8％，赤泥0.6～0.8％。固化試樣的28d強度可以達到5.1MPa，實現了以廢治廢的目的，但未涉及道路基層材料的耐久性問題。

公開號為CN110423079A的專利文獻公布了一種鐵尾砂水硬性道路基層材料，其以固化劑和廢石來固化鐵尾砂。其中所述固化劑中包括如下配比的材料：礦粉72～81份，堿性激發劑12～22份，表面活性劑1～3份。所述堿性激發劑由Na₂CO₃、NaOH、Na₂SO₄、KAl(SO₄)₂·6H₂O、KNO₂、NaF、K₂CO₃的一種或多種復合，所述表面活性劑由三乙醇胺、亞硫酸鹽紙漿廢液、醋酸鈉、木質磺酸鈉、木質磺酸鈣的一種或多種復合。固化試樣的28d強度可以達到6.4MPa，滿足了基層的強度性能指標要求。但所使用的堿性激發劑和活性激發劑成本較高。此外，該文獻也未研究鐵尾砂水硬性道路基層材料的耐久性。

在公路建設中，較強剛性的基層承擔著傳輸負載的作用。但由于我國部分地區氣候多變，對基層形成了嚴峻的挑戰。霜凍、雨水浸泡等原因造成了基層部分出現較大應力以及變形，使得路面基層發生塌陷、裂縫等問題，嚴重縮短了道路的使用壽命。如公開號為CN106116395A的專利文獻公布了一種作為道路底基層填料的無機結合料穩定土及其配制方法，以電石渣和鐵尾砂為無機結合料，對土體進行改良，作為道路底基層填料滿足道路底基層材料的強度要求。但在浸水后抗壓強度下降明顯，存在著可能發生反復載荷下應力變形等隱患。

綜上所述，有必要針對鐵尾砂提出一種新的固化方式，使其在滿足道路基層材料強度要求的基礎上，具有較好的應對霜降、雨水等自然災害的能力。