專利名稱：：用廢混凝土制備再生筑路材料及其制備方法和施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及筑路材料及其施工方法，具體是一種用廢混凝土制備再生筑路材料及其制備方法和施工方法。技術(shù)背景廢混凝土是指建造、修繕和拆除建筑物時(shí)所產(chǎn)生的廢棄廢混凝土，隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展城市化進(jìn)程的加快，大規(guī)模的新城市建設(shè)和舊城改造導(dǎo)致建筑廢棄物的日益增多。廢混凝土是城市垃圾的主要組成部分，約占城市垃圾總量的30-40%。絕大部分廢混凝土都是未經(jīng)處理直接堆放或填埋，不僅占用了大量土地、污染環(huán)境，而且造成了資源的大量浪費(fèi)。由于我國(guó)近些年來(lái)一直進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)，耗費(fèi)了大量的砂、石及水泥等建筑材料。大量開(kāi)采砂、石等天然資源，造成資源緊張，環(huán)境惡化。人們探討對(duì)廢混凝土再利用，主要是將其制備為再生骨料或建筑構(gòu)件。由于廢混凝土與天然建筑材料的物理性能有較大差異，如廢混凝土吸水率較大，通常為3.68%，而天然骨料的吸水率小于3%，如采用通常方法將不能保證施工質(zhì)量及道路的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用廢混凝土制備的再生筑路材料及其制備方法和施工方法。本發(fā)明是用水泥穩(wěn)定廢混凝土，使之成為市政道路和施工便道的底基層材料。本發(fā)明的技術(shù)方案為用廢混凝土制備的再生筑路材料，其特征在于，該材料用作道路和施工便道的底基層材料，其中包括有1、廢混凝土顆粒，最大粒徑小于32mm，2、初凝時(shí)間23小時(shí)，終凝時(shí)間26小時(shí)的水泥，其比例為4-6%，水泥劑量=水泥質(zhì)量/(水泥質(zhì)量+干集料質(zhì)量)，3、外加劑與水泥的重量比為，外加劑水泥=0.050.30:1，4、減水劑與水泥的重量比為，減水劑水泥=0.010.02:1,5、膨脹劑與水泥的重量比為，膨脹劑水泥=0.060.12:1,6、ph值大于4的水，水的用量大于正常標(biāo)準(zhǔn)12%,所述的水泥采用32.5、42.5、52.5、62.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。所述的外加劑為粉煤灰、火山灰、硅粉、鋼渣、鑄造廢砂中至少一種，其粒度為過(guò)O.045tnm方孔篩篩余量不大于15%;減水劑為三聚氰胺系列、氨基磺酸系列、萘系列、多羧酸系列減水劑中之一；膨脹劑為氯化鈳、氧化鈣、硫鋁酸f丐之一。用廢混凝土制備的再生筑路材料的制備方法，其特征在于，具體如下，(1)對(duì)廢混凝土分選，去除其中的金屬、木料及雜質(zhì)，去除受放射性、重金屬等有害雜質(zhì)污染的廢舊混凝土，(2)對(duì)廢混凝土進(jìn)行破碎篩分，得最大粒徑小于32mm的廢混凝土顆粒，(3)將廢混凝土顆粒加入外加劑、減水劑、膨脹劑、水泥和水?dāng)嚢杈鶆驗(yàn)樗喾€(wěn)定廢混凝土再生筑路材料。廢混凝土制備的再生筑路材料的施工方法，其特征在于，具體如下，(1)按設(shè)計(jì)粒料級(jí)配備料，其中最大粒徑不應(yīng)大于施工層厚的三分之一；(2)將水泥與再生料加水拌和均勻，無(wú)明顯離析；(3)拌和后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)不間斷的均衡地?cái)備?；攤鋪速?.5-2.5m/min;(4)混合料略大于最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓，用壓路機(jī)對(duì)攤鋪面碾壓成型，壓實(shí)至設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度(5)施工中從拌和機(jī)內(nèi)加水拌和到碾壓終了的時(shí)間小于2小時(shí)；(6)施工期的日最低氣溫大于5'C:(7)碾壓合格后立即灑水養(yǎng)生，在養(yǎng)生期間始終保持基層表面潮濕，養(yǎng)生期大于等于7天；(8)養(yǎng)生結(jié)束將底基層表面泥土雜物清掃干凈，用瀝青灑布車噴灑透層瀝青。本發(fā)明所述的再生筑路材料完全采用廢混凝土顆粒料為主料加入特定的水泥及外加劑。本發(fā)明是對(duì)廢混凝土分選，除雜，破碎、篩分使之成為再生骨料，再用特定的水泥穩(wěn)定骨料加入外加劑提升材料的性能，使之成為再生筑路材料，該材料可用作市政道路和施工便道的底基層材料。道路的底基層是道路的重要組成部分，其用料量也大，采用本發(fā)明的材料，完全可以保證使用效果，且可節(jié)約大量天然砂石材料，本發(fā)明根據(jù)廢混凝土的特點(diǎn)及運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，選用初凝時(shí)間和終凝時(shí)間都較長(zhǎng)的水泥穩(wěn)定廢混凝土顆粒，由于廢混凝土吸水率較大，在施工中水的用量大于正常標(biāo)準(zhǔn)1~2%。作為穩(wěn)定劑的水泥用量非常重要，道路材料中不同成分拌和料的最大干密度往往不同，因此即便是在水泥摻量相同，即百分比相同的情況下，不同的拌和料所加入的水泥質(zhì)量也不相同，因此水泥摻量使用百分?jǐn)?shù)進(jìn)行表示。本發(fā)明所加入的水泥量必須滿足公式，水泥劑量=水泥質(zhì)量/(水泥質(zhì)量+干集料質(zhì)量)，其中水泥劑量即不含水分拌合物中水泥所占的重量百分比。水泥質(zhì)量即拌合物中所含的水泥的質(zhì)量，干集料質(zhì)量即不含水分的拌合物中所含的集料質(zhì)量。廢混凝土顆粒與天然建筑材料的物理性能有較大差異，本發(fā)明采用合理的技術(shù)措施，如在鋪筑再生料時(shí)需控制材料從加水拌合到攤鋪完畢的鋪筑時(shí)間在水泥初凝前結(jié)束；在碾壓過(guò)程中，物料的表面應(yīng)始終保持濕潤(rùn)。本發(fā)明充分利用廢混凝土制備筑路材料，擴(kuò)大了建筑材料的來(lái)源，解決了廢混凝土的回收利用難題，減少了環(huán)境污染，使天然建筑資源得到充分的利用。圖l為道路結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式用廢混凝土制備的再生筑路材料用于市政道路和施工便道的底基層材料及其制備方法和施工方法1、對(duì)廢混凝土分選，去除其中的金屬、木料及雜質(zhì)，去除受放射性、重金屬等有害雜質(zhì)污染的廢舊混凝土；2、工程中廢混凝土的破碎采取集中破碎的原則，對(duì)廢混凝土進(jìn)行破碎篩分，得最大粒徑小于32mm的廢混凝土顆粒；3、備料，(1)根據(jù)設(shè)計(jì)需要值備廢混凝土顆粒料，最大粒徑小于32mm，且不應(yīng)大于施工層厚的三分之一；(2)初凝時(shí)間^3小時(shí)，終凝時(shí)間^6小時(shí)的32.5、42.5、52.5、62.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，水泥用量摻量4-6%，水泥的級(jí)別為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別；(3)外加劑為為粉煤灰、火山灰、硅粉、鋼渣、鑄造廢砂等礦物質(zhì)、礦渣超細(xì)粉中一種或多種的混合物，其中成份比例不限，其粒度為過(guò)0.045mm方孔篩篩余量不大于15%,其粒度為過(guò)0.045mm方孔篩篩余量不大于15%，其質(zhì)量比為，外加劑水泥=0.050.10:1;(4)減水劑為市售的三聚氰胺系列、氨基磺酸系列、萘系、多羧酸系列等其中之一，其質(zhì)量比為，減水劑水泥=0.010.02:1;(5)膨脹劑為市售的氯化鈣、氧化鈣、硫鋁酸鈣等其中之一，其質(zhì)量比為，膨脹劑水泥=0.060.12:1;(6)ph值大于4的水，水的的用量大于正常標(biāo)準(zhǔn)12%。其中水泥用量允許誤差為+0.5~+1.0%，當(dāng)水泥穩(wěn)定建筑廢棄物力學(xué)性能不能滿足上表的要求時(shí)，水泥劑量應(yīng)以能滿足要求的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥。凡是飲用水含牲畜飲用水均可用于施工。用廢混凝土制備的底基層再生筑路材料配比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>應(yīng)取所定材料場(chǎng)中代表性材料樣品按《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ057-94)進(jìn)行原材料試驗(yàn)包括水泥的強(qiáng)度等級(jí)測(cè)定，初終凝時(shí)間。碎石的顆粒分析，壓碎值試驗(yàn)，泥土雜物含量測(cè)定，必要時(shí)可作有機(jī)質(zhì)含量及硫酸鹽含量測(cè)定。在雨季施工時(shí)，應(yīng)特別注意氣候變化，勿使水泥和混合料遭雨淋。降雨時(shí)應(yīng)停止施工，但已經(jīng)攤鋪的水泥混合料應(yīng)盡快碾壓密實(shí)。路拌法施工時(shí)，應(yīng)采取措施排除下承層表面的水，勿使運(yùn)到路上的集料過(guò)分潮濕。施工期的日最低氣溫應(yīng)在5'C以上，在有冰凍的地區(qū)，并應(yīng)在重冰凍(一3一5'C)到來(lái)之前半個(gè)月到一個(gè)月完成。4、采取集中拌和的方式、即機(jī)械化的廠拌方式，必要時(shí)也可用裝載機(jī)的場(chǎng)拌方式作為補(bǔ)充。要求水泥、外加劑與再生骨料拌和均勻，無(wú)明顯離析。根據(jù)再生骨料的含水量確定加水量，一般加水量需大于最佳含水量12%。水泥穩(wěn)定廢舊混凝土基層施工前，應(yīng)鋪筑試驗(yàn)路段。檢驗(yàn)所確定的配合比、拌和、攤鋪、整形及壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的效率和施工方法、施工組織的適應(yīng)性。試驗(yàn)段滿足技術(shù)規(guī)程要求后并入工程之內(nèi)。如試驗(yàn)段任何部分不合格，則將該部分挖除，再進(jìn)行試驗(yàn)段的試驗(yàn)至達(dá)到符合要求的標(biāo)準(zhǔn)為止。5、采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)階梯式運(yùn)行攤鋪水泥穩(wěn)定廢舊混凝土混合料。一臺(tái)在前，一臺(tái)在后進(jìn)行分幅攤鋪，兩臺(tái)攤鋪機(jī)間距為8-10m。前一臺(tái)攤鋪機(jī)傳感器搭在基準(zhǔn)線上，并把攤鋪機(jī)的橫向坡度儀調(diào)在設(shè)計(jì)規(guī)定的坡度運(yùn)行。后一臺(tái)攤鋪機(jī)上的小滑撬搭在前一幅的基層面上滑行(此時(shí)小滑撬距前幅茬邊15cm),攤鋪機(jī)的右側(cè)傳感器搭在基準(zhǔn)線上控制高程進(jìn)行混合料的鋪筑。攤鋪機(jī)按設(shè)計(jì)高程加上通過(guò)試驗(yàn)段確定的虛鋪厚度就位，啟動(dòng)攤鋪機(jī)。鋪筑開(kāi)始后立即用水準(zhǔn)儀檢測(cè)高程，用直尺檢測(cè)平整度，合格后繼續(xù)攤鋪否則再調(diào)機(jī)至合格才能繼續(xù)大面積鋪筑。攤鋪機(jī)運(yùn)行速度一般控制在2-4m/min。如果拌和機(jī)的生產(chǎn)能力較小；攤鋪機(jī)采用低速攤鋪，以減少攤鋪停機(jī)待料的情況。在混合料攤鋪中設(shè)專人每隔5-10m在基準(zhǔn)樁上掛線量測(cè)或用水準(zhǔn)儀檢測(cè)，保證攤鋪機(jī)在高程和厚度合格的狀態(tài)下正常作業(yè)。在攤鋪機(jī)后面設(shè)專人消除局部粗細(xì)集料離析現(xiàn)象。用點(diǎn)補(bǔ)的方法摻撒新混合料或鏟除局部粗集料搭窩之處，用新拌混合料填補(bǔ)。水泥穩(wěn)定廢舊混凝土基層的平整度和高程的優(yōu)劣至關(guān)重要，它直接影響瀝青混凝土面層的施工質(zhì)量成果，所以有條件的工地最好采用一臺(tái)大型攤鋪機(jī)按基層寬度整幅式進(jìn)行攤鋪，這樣可以消除利用兩臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪所產(chǎn)生的橫坡和高程誤差。使高程、平整度能達(dá)到良好的效果。在攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)就位、啟動(dòng)、攤鋪機(jī)的左、右側(cè)的傳感器均沿著鐵樁上的基準(zhǔn)線進(jìn)行攤鋪。但是攤鋪機(jī)在行使速度上要放慢，一般宜控制在2m/min左右，以保證混合料的連續(xù)不間斷的均衡地?cái)備?。水泥穩(wěn)定廢舊混凝土的壓實(shí)度和力學(xué)性能層次水泥摻量(％)壓實(shí)度(％)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度(MPa)底基層4~6%29722.56、用振動(dòng)壓路機(jī)配合重型輪胎壓路機(jī)緊跟混合料的攤鋪面進(jìn)行碾壓。開(kāi)始用振動(dòng)壓路機(jī)不掛振(或雙輪壓路機(jī))進(jìn)行穩(wěn)壓l-2遍，然后掛振碾壓。直線段由兩側(cè)路邊向路中心或自橫坡度低的一側(cè)向高的一側(cè)碾壓,碾壓范圍應(yīng)較基層邊緣寬出10cm，碾壓時(shí)重疊1/2輪寬，碾壓速度1.5~1.7km/h。用振動(dòng)壓路機(jī)在前輪胎壓路機(jī)在后配合繼續(xù)碾壓。碾壓速度2.02.5km/h。碾壓順序同前，碾壓至要求的壓實(shí)度為止。碾壓過(guò)程中如氣溫高或風(fēng)天基層表面易風(fēng)干，可利用輪胎壓路機(jī)自動(dòng)噴水裝置邊噴水邊碾壓。在操作中應(yīng)做到三快即快運(yùn)輸、快攤鋪、快碾壓。以確保從向拌和機(jī)內(nèi)加水和碾壓終了延遲時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。水泥穩(wěn)定廢舊混凝土基層的施工是利用兩臺(tái)攤鋪機(jī)階梯式作業(yè)或利用一臺(tái)攤鋪機(jī)按基層全寬整幅式攤鋪均為不留縱縫的做法。用攤鋪機(jī)攤鋪混合料時(shí)，中間不宜中斷。如因故中斷時(shí)間超過(guò)2小時(shí)和每天作業(yè)完畢時(shí)的攤鋪末端進(jìn)行接荏處理。此時(shí)攤鋪機(jī)應(yīng)駛離混合料的末端。操作人員將末端混合料橫向切齊，緊靠混合料放兩根方木，方木的高度與混合料的壓實(shí)厚度相同，然后將末端混合料整平且符合設(shè)計(jì)高程。方木的另一側(cè)用砂礫或碎石回填整平長(zhǎng)約3m，其高度稍高出方木。將混合料按高程碾壓密實(shí)，然后將方木和砂礫材料除去，并將底基層清掃干凈。攤鋪機(jī)返回到已壓實(shí)層的末端就位后開(kāi)始攤鋪新的混合料。如攤鋪中斷后因故未能按上述方法處理橫向裂縫，且中斷時(shí)間己超過(guò)2小時(shí)，先將攤鋪機(jī)駛離，將未壓實(shí)的混合料邊鏟除邊用3m直尺檢測(cè)平整度，將己碾壓密實(shí)且高程、平整度符合要求的末端挖成一橫向與路中心線垂直的向下的斷面，然后攤鋪機(jī)就位鋪筑新的混合料。7、養(yǎng)生與交通控制水泥穩(wěn)定廢舊混凝土底基層碾壓成型，壓實(shí)度合格后，立即開(kāi)始用灑水車灑水養(yǎng)生。每天灑水次數(shù)視氣候而定，在養(yǎng)生期間始終保持基層表面潮濕。養(yǎng)生期不宜少于7天，對(duì)底基層進(jìn)行檢測(cè)使其高程、壓實(shí)度、平整度等各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均處于允許誤差之內(nèi)。凡超出者一律整修至符合要求。養(yǎng)生結(jié)束將底基層表面泥土雜物清掃干凈，用瀝青灑布車噴灑透層瀝青，瀝青用量按設(shè)計(jì)要求。一般按0.81.0kg/n^選用。如果施工車輛必須通行時(shí)在已灑透層油乳液分裂后撒布38mm的小碎石作下封層。并應(yīng)限制重車通行，其他車輛通行車速不應(yīng)超施工中從拌和機(jī)內(nèi)加水拌和到碾壓終了的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2小時(shí)，應(yīng)在混合料處于或略大于最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓，至按重型擊實(shí)試驗(yàn)法確定的97%壓實(shí)度的最低要求。8、檢驗(yàn)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.9MPa,室內(nèi)抗壓回彈模量1200MPa。權(quán)利要求1、用廢混凝土制備的再生筑路材料，其特征在于，該材料用作道路和施工便道的底基層材料，其中包括有(1)廢混凝土顆粒，最大粒徑小于32mm，(2)初凝時(shí)間≥3小時(shí)，終凝時(shí)間≥6小時(shí)的水泥，其比例為4-6％，水泥劑量＝水泥質(zhì)量/(水泥質(zhì)量+干集料質(zhì)量)，(3)外加劑與水泥的重量比為，外加劑∶水泥＝0.05～0.30∶1，(4)減水劑與水泥的重量比為，減水劑∶水泥＝0.01～0.02∶1，(5)膨脹劑與水泥的重量比為，膨脹劑∶水泥＝0.06～0.12∶1，(6)ph值大于4的水，水的用量大于正常標(biāo)準(zhǔn)1～2％，2、如權(quán)利要求l所述的用廢混凝土制備的再生筑路材料，其特征在于，水泥采用32.5、42.5、52.5、62.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。3、如權(quán)利要求l所述的用廢混凝土制備的再生筑路材料，其特征在于，外加劑為粉煤灰、火山灰、硅粉、鋼渣、鑄造廢砂中至少一種，其粒度為過(guò)O.045mm方孔篩篩余量不大于15%;減水劑為三聚氰胺系列、氨基磺酸系列、萘系列、多羧酸系列減水劑中之一；膨脹劑為氯化鈣、氧化鈣、硫鋁酸鈣之一。4、用廢混凝土制備的再生筑路材料的制備方法，其特征在于，具體如下，(1)對(duì)廢混凝土分選，去除其中的金屬、木料及雜質(zhì)，去除受放射性、重金屬等有害雜質(zhì)污染的廢舊混凝土，(2)對(duì)廢混凝土進(jìn)行破碎篩分，得最大粒徑小于32mm的廢混凝土顆粒，(3)將廢混凝土顆粒加入外加劑、減水劑、膨脹劑、水泥和水?dāng)嚢杈鶆驗(yàn)樗喾€(wěn)定廢混凝土再生筑路材料。5、廢混凝土制備的再生筑路材料的施工方法，其特征在于，具體如下，(1)按設(shè)計(jì)粒料級(jí)配備料，其中最大粒徑不應(yīng)大于施工層厚的三分之一；(2)將水泥與再生料加水拌和均勻，無(wú)明顯離析；(3)拌和后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)不間斷的均衡地?cái)備?；攤鋪速?.5-2.5m/min;(4)混合料略大于最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓，用壓路機(jī)對(duì)攤鋪面碾壓成型,壓實(shí)至設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度；(5)施工中從拌和機(jī)內(nèi)加水拌和到碾壓終了的時(shí)間小于2小時(shí)；(6)施工期的日最低氣溫大于5'C;(7)碾壓合格后立即灑水養(yǎng)生，在養(yǎng)生期間始終保持基層表面潮濕，養(yǎng)生期大于等于7天；(8)養(yǎng)生結(jié)束將底基層表面泥土雜物清掃干凈，用瀝青灑布車噴灑透層瀝青。全文摘要用廢混凝土制備的再生筑路材料，該材料用作道路和施工便道的底基層材料，包括有廢混凝土顆粒，水泥，外加劑、減水劑、膨脹劑及水，其制備方法為分選，去除雜質(zhì)，去除受放射性、重金屬等有害雜質(zhì)污染的廢舊混凝土，破碎篩分，加入外加劑、減水劑、膨脹劑、水泥和水?dāng)嚢杈鶆驗(yàn)樗喾€(wěn)定廢混凝土再生筑路材料。廢混凝土制備的再生筑路材料的施工方法為按設(shè)計(jì)粒料級(jí)配備料，將水泥與再生料加水拌和均勻，連續(xù)不間斷的均衡地?cái)備仯荒雺?，用壓路機(jī)對(duì)攤鋪面碾壓成型，壓實(shí)至設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度；灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生結(jié)束將底基層表面泥土雜物清掃干凈，用瀝青灑布車噴灑透層瀝青。本發(fā)明充分利用廢混凝土制備筑路材料，擴(kuò)大了建筑材料的來(lái)源，解決了廢混凝土的回收利用難題，減少了環(huán)境污染，使天然建筑資源得到充分的利用。文檔編號(hào)C04B28/04GK101255044SQ20081005826公開(kāi)日2008年9月3日申請(qǐng)日期2008年4月8日優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日發(fā)明者孫可偉,李如燕,李躍炬,林志偉,王守剛,焱趙申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)