水泥穩(wěn)定基層材料、制備、應用和道路基層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別涉及水泥穩(wěn)定基層材料及其制備方法、應用和道 路基層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般而言，對于現(xiàn)今建設路面，其構(gòu)造分為基層和面層。對于普通的城市路面而 言，基層使用的水泥穩(wěn)定基層材料一般包括礦渣、水泥和碎石，其中水泥一般采用普通硅酸 鹽水泥（P. 032. 5或P. 042. 5)，其摻量一般為3%?6% (百分比為占碎石的質(zhì)量百分比）；而 對于低等級路面而言，其基層一般采用二灰穩(wěn)定碎石，石灰穩(wěn)定土等材料。
[0003] 普通的水泥穩(wěn)定基層材料存在諸多的缺陷：第一，抗收縮能力差，易產(chǎn)生裂縫，造 成路面破壞；由于我國建設高速公路一直遵循"強基薄面"的設計理念(即基層采用強度高、 結(jié)構(gòu)厚的水泥穩(wěn)定基層材料，而面層采用價格比較貴、結(jié)構(gòu)層比較薄的浙青混凝土)，在基 層使用的水泥穩(wěn)定基層材料中，碎石在水泥水化反應作用下，極易形成干縮和溫縮裂縫，再 加上道路是帶狀構(gòu)造物，更容易造成基層產(chǎn)生橫向裂縫。在車輪荷載的作用下，裂縫向上面 浙青混凝土結(jié)構(gòu)層傳遞，導致道路面層出現(xiàn)嚴重的"反射裂縫"，造成路面破壞。第二，耐久 性差，如：易受到酸、堿集料反應、混凝土碳化等的侵蝕，造成混凝土性能劣化。第三，初凝時 間過短，不利于高溫施工或長距離運輸?shù)墓こ?；在夏季或施工運距較遠的區(qū)域施工，普通水 泥穩(wěn)定基層材料在溫度和時間作用下，往往材料中的碎石還沒碾壓，就超過了初凝時間，對 施工工序銜接調(diào)度要求較高。除此以外，還有抗水損和抗凍融能力不強等諸多缺陷。上述 缺陷，極大的制約了水泥穩(wěn)定基地材料的發(fā)展和應用。
[0004] 另一方面，隨著全球日趨惡化的能源、環(huán)境、資源、災害等危機，人類開始重新審視 和思考城市發(fā)展之路。生態(tài)城作為城市建設的新理念和目標，走與自然和諧相處的可持續(xù) 發(fā)展之路，是人類文明不斷進步之成果。生態(tài)城建設以生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展理論為指導， 融合綠色城市設計、低碳、環(huán)保等技術(shù)，正成為全球城市規(guī)劃和研究的焦點和城市建設的熱 點。
[0005] 但是近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)、生活對用電量需求的急劇上升，政府加大了對火力發(fā) 電設施的投入，為保證火力發(fā)電產(chǎn)生的煙氣排放符合環(huán)保要求，必須采取一定的煙氣脫硫 技術(shù)。但使用目前常用的石灰-石灰石/石膏濕法煙氣脫硫裝置導致脫硫石膏廢棄物產(chǎn)量 越來越多，無害化處理難、成本高；且進行填埋和堆放的傳統(tǒng)脫硫石膏處理方法，容易造成 土壤、地下水及大氣的二次污染。僅2010年一年全國脫硫石膏產(chǎn)量達2000萬噸，成為繼粉 煤灰后燃煤電廠排放的又一工業(yè)廢渣。
[0006] 之前，對于脫硫石膏的處理通常采用堆埋廢棄的處理方式，這樣的處理方式占地 量大，且其夾帶的少量有害滲出物易污染環(huán)境?，F(xiàn)在，一般而言可通過高溫鍛燒等工藝處 理，但這樣的處理方法增加費用和成分?，F(xiàn)有技術(shù)中還開發(fā)了脫硫石膏的新應用，如：代替 天然石膏制造石膏板材，制作脫硫石膏砂漿保溫材料等。但總體來說，這種新應用消耗脫硫 石膏的能力較弱，不能大批量消耗脫硫石膏。總體而言，目前在國內(nèi)脫硫石膏利用效率低。
[0007] 陳惠康等采用礦渣、赤泥、脫硫石膏和激發(fā)劑配制成一種固化劑，作為道路基層的 固化材料，用以固化河南新鄉(xiāng)粉砂土。該固化劑中各物質(zhì)的組成比為：激發(fā)劑28%，礦渣 36%，赤泥28%，脫硫石膏8%。該固化材料的使用方法為：將固化材料摻在道路基層材料 (粉砂土）中使用，使利用粉砂土作為道路基層材料鋪設而成道路，能夠滿足高等級公路對 道路基層的強度要求。一般而言，使用該固化材料固化粉砂土時，其摻量為粉砂土質(zhì)量的 3.00%，可見該固化材料的使用量是很少的，其對于脫硫石膏的利用量也很少，一般僅占整 個材料的0. 24%左右；并且，這樣的利用方式下，脫硫石膏須經(jīng)鍛燒處理后才能使用，增加 了經(jīng)濟成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中水泥穩(wěn)定基底材料抗收縮能力 差，耐久性差，易受到酸的侵蝕，初凝時間過短，不利于高溫施工或長距離運輸?shù)墓こ蹋顾?損和抗凍融能力不強等諸多缺陷，提供一種水泥穩(wěn)定基層材料、制備、應用和道路基層的制 備方法。本發(fā)明的水泥穩(wěn)定基底材料極大的降低了材料的成本，提高了道路結(jié)構(gòu)的使用壽 命，同時可以延緩水泥的凝結(jié)時間，提高了材料的強度、密實性、保水性、抗收縮開裂性、抗 凍融性、抗水損和抗酸性，同時開拓了脫硫石膏的新用途，能夠大量消耗脫硫石膏，有效的 保護了環(huán)境。
[0009] 本發(fā)明的目的之一在于，提供一種水泥穩(wěn)定基層材料，所述的水泥穩(wěn)定基層材料 包括：1%-3%的堿性礦渣、1%_3%的水泥和基料；所述的基料包括0. 5%_8%的脫硫石膏和 92%_99. 5%的碎石；所述的百分比為占基料的質(zhì)量百分比。
[0010] 本發(fā)明中，所述的脫硫石膏的主要成分一般包括：80%-90%的二水石膏 (CaSO4 ? 2H20)，所述的百分比為占脫硫石膏的質(zhì)量百分比。本領(lǐng)域技術(shù)人員應知道：所述 的脫硫石膏中一般含有一定量的水和雜質(zhì)，所述的水的含量一般為10%_20%，所述的雜質(zhì)按 照脫硫石膏的形成過程的不同，其種類及其含量略有變化。所述的脫硫石膏較佳的包括： 40%-45% 的S03、30%-35% 的Ca0、0. 5%-1. 5% 的Mg0、2%-4% 的Si02、0. 5%-1% 的A1203、0. 5%-1% 的Fe2O3和12%-25%的結(jié)晶水；所述的脫硫石膏更佳的包括：42. 4%的S03、26. 6%的CaO、 10. 7%的MgO和10%-15%的結(jié)晶水；所述的百分比為占脫硫石膏的質(zhì)量百分比。所述的脫硫 石膏較佳的為上海石洞口電廠的煙氣脫硫石膏，所述的煙氣脫硫石膏較佳的包括1〇%_15% 的水，所述的百分比為占所述的煙氣脫硫石膏的質(zhì)量百分比。
[0011] 本發(fā)明中，所述的脫硫石膏的含量較佳的為5%，所述的百分比為占所述的基料的 質(zhì)量百分比。
[0012] 本發(fā)明中，所述的堿性礦渣為本領(lǐng)域常規(guī)的堿性礦渣。所述的堿性礦渣較佳的為 質(zhì)量指標符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T18046的規(guī)定 的級別為S95以上的堿性礦渣。所述的堿性礦渣較佳的包括：35%-38%的Ca0、30%-33%的 Si02、9%-16% 的Al203、8%-10% 的MgO、1%-4% 的Fe203、0. 2%-1% 的Na2O3 和 0? 2%-0. 8% 的MnO， 所述的百分比為占所述的堿性礦渣的質(zhì)量百分比。
[0013] 本發(fā)明中，所述的堿性礦渣的含量較佳的為1. 5%-2%，所述的百分比為占所述的基 料的質(zhì)量百分比。
[0014] 本發(fā)明中，所述的水泥為本領(lǐng)域常規(guī)的水泥。所述的水泥較佳的為強度為32. 5的 硅酸鹽水泥（P? 032. 5)和/或強度為42. 5的硅酸鹽水泥（P? 042. 5);所述的水泥更佳的 為安徽海螺集團有限責任公司生產(chǎn)的水泥。本領(lǐng)域技術(shù)人員均理解：P*042. 5和P*032. 5 指通用水泥的代號和強度等級，P? 〇代表普通硅酸鹽水泥，42. 5/32. 5表示強度等級，即此 等級的水泥28d抗壓強度大于42. 5MPa/32. 5MPa。
[0015]本發(fā)明中，所述的水泥的含量較佳的為1. 5%_2%，所述的百分比為占所述的基料的 質(zhì)量百分比。
[0016]本發(fā)明中，所述的碎石為本領(lǐng)域常規(guī)的碎石。所述的碎石較佳的為以下兩種規(guī)格 的碎石中的一種：
[0017] 規(guī)格一：粒徑0_3mm、粒徑3_5mm、粒徑5_15mm和粒徑15_25mm;所述的粒徑0_3mm 的碎石：粒徑3-5mm的碎石：粒徑5-15mm的碎石：粒徑15-25mm的碎石的質(zhì)量比較佳的為 (5-10) :(7-13) :(26-36) : (38-48)，更佳的為 8 :10 :34 :43。
[0018] 規(guī)格二：粒徑0_5mm、粒徑