將渣土與粉煤灰復(fù)合制造的道路填筑材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將渣土與粉煤灰復(fù)合制造的道路填筑材料及其制備方法，基于該道路填筑材料的總重量計，包含1-15重量％具有活性的微粉，15-30重量％粉煤灰，40-65重量％渣土，和0.02-0.06重量％的激發(fā)劑。本發(fā)明的道路填筑材料在滿足道路指標(biāo)要求的同時，使渣土和粉煤灰得到充分利用。
【專利說明】將渣土與粉煤灰復(fù)合制造的道路填筑材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將渣土與粉煤灰復(fù)合制造的道路填筑材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)行，舊城改造、道路（地鐵）建設(shè)、基坑開 挖等每年產(chǎn)生的渣土數(shù)量非常巨大，且不易降解。往往一個城市的老舊城區(qū)改造、地鐵開挖 等產(chǎn)生的渣土可達(dá)到2500萬立方米。我國城市中舊城區(qū)的改造整治產(chǎn)生大量建筑渣土，有 資料表明，拆除Im 2建筑物產(chǎn)生0. 5-lm3建筑渣土，每1萬m2建筑施工過程會產(chǎn)生500-600t 建筑渣土。然而，大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理，就被運(yùn)往郊外或城市周邊進(jìn)行簡單填埋或 露天堆存，對環(huán)境保護(hù)造成了極大的不利影響。目前，我國包括渣土在內(nèi)的建筑垃圾90%以 上被非法處理，資源化利用率不到5%。建筑垃圾采用堆放和填埋的處理方式對環(huán)境產(chǎn)生了 很大有害影響。
[0003] 與其它城市垃圾相比，渣土具有低毒、無害、可資源化利用等特點(diǎn)，隨著城市建設(shè) 的迅猛發(fā)展，天然材料將日益枯竭，如果將渣土通過一定的技術(shù)進(jìn)行有效再生利用，不僅可 以解決這個矛盾，還能消除垃圾對環(huán)境的危害，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。中國對渣土循環(huán)利 用的研究比較晚，目前雖取得了一定初步研究成果，但仍缺乏較系統(tǒng)的研究，缺少完善的再 生技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。在中國，建設(shè)各種道路需要大量的材料，如果能夠?qū)⒃劣糜诘缆饭?程中，則將會產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)價值。
[0004] 然而，現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中缺少建筑渣土作為筑路填料相關(guān)方面的內(nèi)容，在城 市道路建設(shè)中建筑渣土利用無標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可遵循，如何利用城市建筑渣土達(dá)到較好的工程 效果仍需要深入細(xì)致的研究。另外，道路鋪筑材料日益嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求等因素，使得渣土在 道路鋪筑材料中的應(yīng)用受到諸多限制，例如渣土利用率不高，道路鋪筑材料中渣土所占的 比例偏小。
[0005] 粉煤灰是電廠的燃料廢渣，大量的粉煤灰需要占用大面積的土地進(jìn)行堆放，粉煤 灰的粉塵造成周邊環(huán)境嚴(yán)重污染，如果將粉煤灰加以合理利用，不但使工程造價大大降低， 而在節(jié)約土地、環(huán)境保護(hù)方面具有深遠(yuǎn)意義。
[0006] 粉煤灰屬于CaO、Al2O3-SiO2系材料，由于煤粉高溫燃燒，其中主要成分錯、娃形成 了活性成分，同時由于粉煤灰的比表面積很大，具有很大的表面能，且粉煤灰的密度小，這 為本發(fā)明將其用在道路例如公路中提供了基礎(chǔ)。粉煤灰具有多孔結(jié)構(gòu)、球形粒徑的特性，在 松散狀態(tài)下具有良好的滲透性，其滲透系數(shù)比粘性土的滲透系數(shù)大數(shù)百倍。粉煤灰在外荷 載作用下具有一定的壓縮性，同比粘性土其壓縮變形要小的多，粉煤灰的毛細(xì)作用比較強(qiáng)。
[0007] 在另一方面，渣土與其它城市垃圾相比，具有低毒、無害、可資源化利用等特點(diǎn)，隨 著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，天然材料將日益枯竭，如果將渣土通過一定的技術(shù)進(jìn)行有效再生 利用，不僅可以解決這個矛盾，還能消除垃圾對環(huán)境的危害，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。中國 對渣土循環(huán)利用的研究比較晚，目前雖取得了一定研究成果，但仍缺乏較系統(tǒng)的研究，缺少 完善的再生技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。在中國，建設(shè)各種道路需要大量的材料，如果能夠?qū)⒃劣?于道路工程中，則將會產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)價值。
[0008] 同時，渣土的多樣性以及道路填筑材料日益嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求等因素，使得渣土在 道路填筑材料中的應(yīng)用受到諸多限制，例如渣土利用率不高，道路填筑材料中渣土所占的 比例較小，等等。
[0009] CN1133269A開了一種用于道路工程及其它土建工程的膠凝材料及生產(chǎn)方法，其產(chǎn) 品主要用于要求耐磨、耐腐蝕的工程及抗干縮要求較高、水化熱較低的其它工程，其特征在 于該產(chǎn)品（水泥）是由經(jīng)預(yù)消解處理并磁選后的鋼渣與礦渣、粉煤灰、硅酸鹽熟料、含鋁硫 酸鹽及硅酸鹽礦物多種物質(zhì)粉磨混合而成的。
[0010] CN101348343A公開了一種利用建筑垃圾生產(chǎn)的建材及其制備方法，要解決的技術(shù) 問題是使材料配置簡單、降低成本，其采用以下技術(shù)方案：一種利用建筑垃圾生產(chǎn)的建材， 包括的重量比份數(shù)為：建筑垃圾85-97份、生石灰3-15份，所述建筑垃圾包括磚石和混凝 土，所述生石灰中的有效CaO含量> 85%。該方法包括以下步驟：（1)對建筑垃圾進(jìn)行初 選；（2)粉碎原材料，將建筑垃圾原材料粉碎至粒度為大于0至4_，將CaO含量> 85%的 生石灰磨至小于100目；（3)原材料配合，將粉碎過的建筑垃圾和生石灰細(xì)粉按重量比建筑 垃圾85-97份、生石灰3-15份混和均勻后運(yùn)至消化倉，停留1-3小時；(4)成型，從消化倉 出來的材料進(jìn)入攪拌機(jī)，加入總干粉用量的5-8%水拌合后，輸送至料倉，在壓磚機(jī)上壓制 成各種形狀的型材，使用的壓力為200-1500噸，加壓時間1-3秒鐘；（5)壓蒸養(yǎng)護(hù)，在溫度 為190-230°C，壓力為7-10kg的條件下養(yǎng)護(hù)6-10小時，即為建材成品。在該專利文獻(xiàn)中，主 要是用于制造成型建材產(chǎn)品，不能夠用作道路填筑材料，例如強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
[0011] W02006033561A1公開了一種分離建筑廢棄物的方法。在所述方法中，將粉碎成 預(yù)定尺寸的建筑廢棄物加入到沉淀槽的液體中，并根據(jù)比重在槽中將其分離成各種組分， 其中，所述液體具有比回收組分的比重低但比剩余組分的比重高的參考比重，從而僅使要 回收的組分通過沉淀到所述沉淀槽的底部而進(jìn)行分離。根據(jù)所述方法，可以容易地將包含 在建筑廢棄物中的其它雜質(zhì)與優(yōu)質(zhì)的可重復(fù)利用的混凝料分離。具體地，對分離液體的參 考比重進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而甚至可以容易地將比水重的各種雜質(zhì)（瓦片、紅磚、浙青混凝 土、水泥漿塊等）與可重復(fù)利用的混凝料分離。該文獻(xiàn)主要關(guān)注的是建筑垃圾的分選。
[0012] JP2006257681A公開了一種利用建筑垃圾制造礦物材料的方法，該方法能夠有效 減少建筑垃圾在高溫處理時產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)，其通過將貝殼燃燒并粉碎產(chǎn) 生的多孔性貝殼碎料與所述材料接觸來吸附建筑垃圾高溫處理時產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合 物，從而使建筑垃圾的再利用更加綠色和安全。該方法成本比較高。
[0013] KR100938212B1公開了一種用于筑路的組合物，該組合物包含10-30重量％樹脂、 22-27重量％環(huán)保集料、22-27重量％再循環(huán)碎片材料、13-18重量填料、1. 5-5重量顏料和 和1. 5-3重量％常見添加劑。該組合物成本含有大量樹脂，成本比較高且不耐老化，另外由 于缺少水泥組分，至少強(qiáng)度嚴(yán)重不足。
[0014] 非專利文獻(xiàn)"建筑垃圾再生微粉利用的試驗(yàn)研究"，馬純滔等，寧夏工程技術(shù)，第8 卷第1期，2009年3月公開了建筑垃圾再生微粉的制造和使用方法，其中再生微粉的原料是 在混凝土再生骨料破碎、篩分等過程中，不可避免地會產(chǎn)生占再生骨料質(zhì)量10%左右、粒徑 〈0. 16mm的細(xì)粉料，研磨獲得微粉的最大比表面積僅為735. 4m2/kg。
[0015] 需要一種用渣土復(fù)合粉煤灰的道路填筑材料，使得渣土和粉煤灰的利用率高，且 該道路填筑材料的性能能夠達(dá)到目前所用道路填筑材料的性能，進(jìn)一步地，可以使道路混 凝土具有良好工作性和后期強(qiáng)度，并且可提高混凝土的早期耐磨性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明人經(jīng)過深入研究，提出了一種新的 解決方案，在該技術(shù)方案中，道路填筑材料的主要原料為渣土和粉煤灰，能夠使渣土和粉煤 灰得到綜合利用、制備的道路填筑材料性能完全可達(dá)標(biāo)。本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0017] 在一方面，提供了一種道路填筑材料，基于該道路填筑材料的總重量計，其包含 1-15重量％具有活性的微粉，15-30重量％粉煤灰，40-65重量％渣土，和0· 02-0. 06重量％ 的激發(fā)劑。
[0018] 所述具有活性的微粉的含量優(yōu)選為5-10重量％,更優(yōu)選8-10重量％。
[0019] 所述粉煤灰的含量優(yōu)選為15-25重量％,更優(yōu)選15-20重量％。
[0020] 所述漁土的含量優(yōu)選為40-60重量％，更優(yōu)選40-50重量％。
[0021] 所述激發(fā)劑的含量優(yōu)選為0. 02-0. 06重量％，更優(yōu)選0. 03-0. 05重量％。
[0022] 所述道路填筑材料優(yōu)選不包含水泥、浙青或水泥混凝土。
[0023] 所述具有活性的微粉可以為如下兩種微粉（1)和（2)以1:2-2:1的重量比例混合 制得的混合物：（1)通過將磷渣破碎、研磨至比表面積為650-2000m 2/kg，優(yōu)選1000-1800m2/ kg，更優(yōu)選1200-1600m2/kg獲得的微粉；和⑵將廢陶瓷破碎、研磨至比表面積為 1000-3000m 2/kg，優(yōu)選 1500-2600m2/kg，更優(yōu)選 1800-2600m2/kg 獲得的微粉。
[0024] 磷渣在用電爐法制取黃磷時，所得到的以硅酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷，即 為?；姞t磷渣，簡稱磷渣，這些都為本發(fā)明微粉的制備提供了充足的來源。建筑垃圾中存 在大量廢陶瓷，也為陶瓷微粉的制備提供了來源。
[0025] 渣土在建筑材料方面屬于軟質(zhì)材料，建筑渣土在碾壓過程中會發(fā)生比較嚴(yán)重的顆 粒破碎并產(chǎn)生細(xì)顆粒，從而影響道路的鋪筑施工以及路基填料CBR值。相比而言，粉煤灰具 有一定的強(qiáng)度，在碾壓過程中不易發(fā)生顆粒破碎，從而與渣土粗料給路基材料提供有力的 強(qiáng)度支承，而建筑渣土中的細(xì)料可以有效填充渣土粗料和粉煤灰中的孔隙，減小孔隙比，使 得在碾壓次數(shù)較少的情況下也能夠獲得理想的整體強(qiáng)度與變形穩(wěn)定性。本發(fā)明通過將渣土 和粉煤灰有機(jī)組合，使得既能夠獲得高抗剪切能力（抗剪切能力主要來自摩擦力，即顆粒 之間的咬合力），同時還不會使顆粒之間的咬合結(jié)構(gòu)被破壞，從而不容易產(chǎn)生局部不均勻沉 降。
[0026] 本發(fā)明的渣土優(yōu)選為改性建筑渣土，所述改性方法可以包括以下步驟：
[0027] (1)將建筑漁土進(jìn)行風(fēng)干，然后粉碎，過6mm篩，收集粒徑大于6mm且小于30mm的 建筑漁土作為粗料，粒徑小于6mm的建筑漁土作為細(xì)料；
[0028] (2)將所述細(xì)料與石灰粉混合均勻，然后在自然條件下放置1-3天，制得第一混合 料，其中基于第一混合料的總重量計，石灰粉的含量為5-15重量％，并且其中，石灰粉的粒 徑小于Imm ;
[0029] (3)將所述粗料與火山灰、粉煤灰和硫酸鈣依次混合均勻，然后在自然條件下放置 3-5天，制得第二混合料，其中基于第二混合料的總重量計，火山灰的含量為1-5重量％，粉 煤灰的含量為5-10重量％，硫酸鈣的含量為0.2-1. 0重量％，并且其中，火山灰的粒徑小于 0· 50mm，粉煤灰的粒徑小于Imm ;和
[0030] (4)將第一混合料和第二混合料混合均勻，第一混合料與第二混合料的重量比為 3:1至1.5:1，得到聯(lián)合改性的建筑渣土。
[0031] 所述硫酸鈣可以為市售硫酸鈣粉末，其可以在沒有進(jìn)一步處理的情況下直接使 用。
[0032] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在堿性條件下，渣土在0Γ離子的強(qiáng)烈作用下克服了富鈣相的分解 活化能，首先使Ca-0、Mg-O鍵斷裂，使富鈣相的堆聚結(jié)構(gòu)解體，生成大量的活性單元，這些 活性單元是不穩(wěn)定的新生態(tài)，既能相互鏈接，也能和溶液中的Ca 2+結(jié)合成新的CSH凝膠體， 富鈣相被瓦解后，礦渣玻璃體的連續(xù)結(jié)構(gòu)支離破碎，富硅相裸露出來，0Γ離子作用下，富硅 相中Si-〇-Si、Si-O-AUAl-O-Al等鍵也發(fā)生斷裂，玻璃體徹底瓦解。SiO 44'AlO45' Ca2+離 子進(jìn)入溶液，重新組合，形成新的水化產(chǎn)物。
[0033] 此外，火山灰和粉煤灰是一類高硅、高鋁、低鈣的玻璃體，聚合度大，網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)密，要 充分激發(fā)其活性，必須破壞其Si-0、Al-O鍵，Si-O鍵的斷裂主要受堿度的影響，Al-O鍵的 斷裂除了受OiT離子的影響外，還與S0,有關(guān)，因此在本發(fā)明中選擇硫酸鈣可以同時激發(fā)火 山灰、粉煤灰以及渣土。硫酸鈣可以來自于火力發(fā)電廠石膏法廢氣處理后產(chǎn)生的硫酸鈣廢 棄物，易于獲得且價格便宜。
[0034] 在本發(fā)明中，激發(fā)劑可以為復(fù)合生物激發(fā)劑，還可以為堿類激發(fā)劑和/或鹽類激 發(fā)劑。
[0035] 在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，所述粉煤灰為經(jīng)過固化處理的粉煤灰，該經(jīng)過處理固 化的粉煤灰通過如下方法制得：向粉煤灰加入基于粉煤灰重量計1. 0-2. 0 % Ca(0H)2、 0· 5-L 0% CaCl2和(λ 5-L 0% CaSO4,攪拌均勻后加入基于粉煤灰重量計5. O-KX 0%的水， 再次攪拌均勻，然后在室溫環(huán)境下放置1-5天。由于粉煤灰自身遇水不能固化，但摻入所述 固化劑后的含粉煤灰的混合料能夠更易于固化，可增加地基的荷載，致使實(shí)際工后沉降拌 和振搗后能快速固化，并且還具有很好的抗壓性、抗剪性、耐水性。
[0036] 在現(xiàn)有的以建筑垃圾為原料的再生微粉制備中，其采用的原料基本上均是廢混凝 土制備骨料中產(chǎn)生的細(xì)顆粒物質(zhì)，并且制備的微粉難以獲得較大的比表面積。更需要指出 的是，在現(xiàn)有的以建筑垃圾為原料的再生微粉制備中，為了使制得的建筑或道路填筑材料 滿足要求，僅僅用再生微粉替代混凝土材料中部分水泥，而不能完全替代水泥。
[0037] 本發(fā)明人出人意料的發(fā)現(xiàn)，通過將磷渣和鋼渣進(jìn)行破碎、研磨，可以獲得高表面積 的性能非常優(yōu)異的微粉，其在被本發(fā)明的激發(fā)劑激發(fā)后在某些性能（例如膠凝后強(qiáng)度）方 面超過了水泥，使得能夠完全替代道路填筑材料中通常所用的水泥，且同時能夠達(dá)到道路 填筑所要求的性能指標(biāo)。推測其原因，可能是因?yàn)榻ㄖ械幕炷僚c磷渣和鋼渣相比， 吸水性較大、強(qiáng)度較低、脆性較大，這些特點(diǎn)導(dǎo)致由再生廢混凝土制備的微粉難以完全替代 道路填筑材料中的水泥。相比之下，磷渣和鋼渣用作道路填筑材料在固化時，化學(xué)組成中的 SiO2和Al2O3等活性組分與激發(fā)劑中的組分例如氫氧化鈣反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸 鈣或水化硫鋁酸鈣等產(chǎn)物，從而形成水泥石強(qiáng)度。
[0038] 本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，具有活性的微粉（1)的比表面積只有在650_2000m2/kg的范圍 內(nèi)才能夠有效發(fā)揮水泥的替代作用，使道路填筑材料獲得所需的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)微粉的比表 面積小于650m 2/kg時，則該微粉的潛在活性不夠，例如使道路的抗壓強(qiáng)度、抗裂性能不足。 而當(dāng)比表面積大于2000m2/kg時，則性能提高不再顯著并且制備成本增加。相比之下，當(dāng)使 用廢棄混凝土進(jìn)行微粉的研磨時，由于其吸水性大，易于導(dǎo)致潮濕，并且由于成分復(fù)雜，包 含一定比例難以研磨的砂粒，即使通過研磨也難以獲得500m 2/kg以上的比表面積，再加之 所述吸水性大、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，導(dǎo)致在道路填筑材料中僅僅能夠替代有限部分的水泥。本發(fā) 明中磷渣的研磨可以在研磨介質(zhì)存在下進(jìn)行。所述研磨可以在研磨介質(zhì)存在下進(jìn)行，所述 研磨介質(zhì)優(yōu)選為硅酸鋯球和的釔穩(wěn)定氧化鋯球的混合介質(zhì)。
[0039] 同樣，發(fā)現(xiàn)具有活性的微粉（2)的比表面積只有在1000-3000m2/kg的范圍內(nèi)才能 夠有效使道路混凝土具有良好工作性和后期強(qiáng)度以及早期耐磨性。
[0040] 兩種微粉的復(fù)合可以使二者發(fā)揮協(xié)同作用，既具有微粉（1)的優(yōu)異水化效果，又 具有微粉（2)的強(qiáng)度，互相彌補(bǔ)各自的缺陷。
[0041] 在在建筑垃圾中還存在不少廢陶瓷，這些都為本發(fā)明微粉的制備提供了充足的來 源，磷渣也是黃磷制取工藝中亟待處理的廢棄物，為磷渣粉末提供了充足來源。
[0042] 在本發(fā)明的道路填筑材料中，激發(fā)劑可以為復(fù)合生物激發(fā)劑，也可以為堿類激發(fā) 劑和/或鹽類激發(fā)劑。
[0043] 所述復(fù)合生物激發(fā)劑可以為TerraZyme酶、角蛋白酶和磷酸酶以（10?15) : (1? 2): (2?3)重量比的混合物。
[0044] 通過該3種酶的組合，可以使其發(fā)現(xiàn)相互促進(jìn)作用。當(dāng)使用所述復(fù)合生物激發(fā)劑 的道路填筑材料用作基層材料時，能夠顯著提高無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗彎拉性能、抗壓及抗彎 拉模量，尤其能夠使無側(cè)限抗壓強(qiáng)度相對于所述不添加所述復(fù)合生物激發(fā)劑或者使用單一 生物激發(fā)劑（例如TerraZyme酶）的道路填筑材料，能夠提高至少約18%。本發(fā)明的復(fù)合 生物激發(fā)劑還可以增加了鋪筑材料的穩(wěn)定性，延長了道路的壽命，并且能夠?qū)﹂L期存在基 層中，能夠長期保持固化效果。
[0045] 在本發(fā)明的道路填筑材料中，關(guān)于所述堿類激發(fā)劑和/或鹽類激發(fā)劑，優(yōu)選為堿 類激發(fā)劑和鹽類激發(fā)劑的組合，即復(fù)合激發(fā)劑。堿激發(fā)主要是增加漿體的or濃度.提高 液相堿度，使液相的pH值保持大約12左右，這有利于鈣礬石的形成和C 3S、C2S水化速度的 提高，從而激發(fā)了道路填筑材料中微粉的活性。
[0046] 另外，由廢陶瓷破碎、研磨至比表面積為1000-3000m2/kg獲得的微粉通過與前述 磷渣破碎、研磨至比表面積為650-2000m 2/kg獲得的微粉相級配，二者可以起到相互協(xié)同促 進(jìn)作用，例如由廢陶瓷獲得的微粉可以使由磷渣獲得的微粉的激發(fā)速度提高近一倍。
[0047] 所述激發(fā)劑可以為復(fù)合生物激發(fā)劑，也可優(yōu)選為堿類激發(fā)劑和/或鹽類激發(fā)劑。 本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過單一的堿激發(fā)劑可能難以使道路填筑材料達(dá)到最理想要求，激發(fā)劑 與其它材料的匹配性較差，且道路填筑材料的穩(wěn)定性不理想。本發(fā)明人經(jīng)過大量研究和試 驗(yàn)，尋求復(fù)合激發(fā)劑與所述微粉和渣土類原料的最佳匹配關(guān)系，最終發(fā)現(xiàn)通常還優(yōu)選加入 一定量的鹽類激發(fā)劑。
[0048] 所述復(fù)合激發(fā)劑為堿類激發(fā)劑A和鹽類激發(fā)劑B的組合物，激發(fā)劑A與B的重量 比為2:1-6:1 ;堿類激發(fā)劑A為基于堿類激發(fā)劑A的總重量計20-30重量％ Ca (OH) 2、10-20 重量％ NaOH、10-30重量％ Na2CO3和20-30重量％ Na2SiO3 · 9H20的混合物；鹽類激發(fā)劑B 為基于鹽類激發(fā)劑B的總重量計10-30重量％ Na2S04、20-30重量％ CaSO4 · 2H20、10-20重 量％ CaCl2和20-30重量％ Ca2SO4的混合物。
[0049] 該道路填筑材料還可以包含1-5重量％來自建筑垃圾的改性和增強(qiáng)的木材纖維 材料，其中所述改性和增強(qiáng)的木材纖維材料通過如下方法制得：
[0050] (1)將建筑垃圾中的廢木材短切成最大直徑為0. 5_2cm的片段材料；
[0051] (2)將短切的片段材料置于攪拌罐內(nèi)，加入表面改性劑的水溶液，攪勻，片段材料 與表面改性劑的質(zhì)量比為200:1-500:1，所述表面改性劑為聚乙烯聚吡咯烷酮，溶液中聚乙 烯聚吡咯烷酮的濃度為20-30重量％ ;
[0052] (3)向表面改性后的片段材料中加入聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，混合均 勻，使片段材料的表面附著聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，所述片段材料與聚乙烯、 聚丙烯或其混合物的質(zhì)量比為10:1-100:1 ;
[0053] (4)將步驟（3)得到的混合料在110°C -220 °c，優(yōu)選120°C -180°c，更優(yōu)選 130-170°C的條件下熱處理30-60分鐘，冷卻至室溫后得到改性和增強(qiáng)的木材纖維材料。
[0054] 所述木材片段材料與聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物的合適質(zhì)量比，使得在 熱處理后，熱熔的聚乙烯和/或聚丙烯恰好能夠基本上完全包覆木材片段的表面，如果所 述聚合物材料用量較少，則不能夠完全覆蓋木材片段的表面，使木材片段材料在作為路基 材料使用過程中易于降解例如腐爛，而如果所述聚合物材料用量過大，則在成本方面不是 有效的，并且使木材本身的性能例如韌性和一定強(qiáng)度難以發(fā)揮出來。
[0055] 如前文所述，在目前的建筑垃圾回收利用中，建筑垃圾中的廢舊木材沒有得到有 效利用，例如裝修垃圾中包含相當(dāng)比例的木材類建筑垃圾，都沒有得到充分利用，往往是被 焚燒掉，不僅沒有有效利用其價值，還造成嚴(yán)重環(huán)境污染。針對該問題，本發(fā)明人經(jīng)過研究 發(fā)現(xiàn)，通過按照上述方法對木材進(jìn)行改性和增強(qiáng)，可以特別有利地將其用作道路的水穩(wěn)層、 基層等中。以前的普遍認(rèn)識是，木材易于腐爛，特別是在有水存在著的環(huán)境中，難以用在道 路填筑材料中，更難以用在水穩(wěn)層或底基層中。在本發(fā)明中，通過對其進(jìn)行改性和增強(qiáng)處 理，使其具有足夠的耐水性，同時即使其在道路填筑中用在水穩(wěn)層、底基層等中，也不會由 于光的作用而導(dǎo)致改性材料老化。
[0056] 所述聚乙烯、聚丙烯或其混合物優(yōu)選來自垃圾中的廢塑料。優(yōu)選聚乙烯，更優(yōu)選 線性低密度聚乙烯（LLDPE)。本領(lǐng)域已知，垃圾例如建筑垃圾中的廢塑料（如各種廢塑料 瓶）主要是線性低密度聚乙烯（LLDPE)，其具有強(qiáng)度高、韌性好、剛性強(qiáng)、耐熱、耐寒、化學(xué)穩(wěn) 定性好等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂、耐撕裂強(qiáng)度等性能，并且可耐酸、堿、有機(jī)溶 劑等。本發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，所述這些性能與路基材料中所要求的材料性能非常吻 合，因此優(yōu)選使用來自垃圾中的廢塑料的聚乙烯對木材纖維材料進(jìn)行增強(qiáng)。通過本發(fā)明方 法獲得的木材纖維材料不僅進(jìn)一步增強(qiáng)了木材纖維本身的韌性，還提供了高強(qiáng)度、高剛性、 高耐熱、高耐寒、高化學(xué)穩(wěn)定性這樣的所需性能。將建筑垃圾中的聚乙烯材質(zhì)的廢塑料粉碎 成粉末即可用在所述方法中。
[0057] 與此形成鮮明對比的是，一直以來，即使對廢木材進(jìn)行再利用，也通常是對木材進(jìn) 行防腐處理，然而這需要使用防腐劑，防腐劑通常是鉻酸鹽、硼酸鹽、砷酸銅等鹽，如果用在 道路填筑材料的，會造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污染，例如土壤污染。
[0058] 此外，在本發(fā)明的木材纖維改性過程中，針對木材的表面物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)，從大量 其它領(lǐng)域中使用的界面增容劑中篩選出聚乙烯聚吡咯烷酮作為界面增容劑，聚乙烯聚吡咯 烷酮具有極性的側(cè)基和疏水的主鏈，可以分別與木材和聚乙烯（或聚丙烯）接觸，起到降低 界面張力的增容作用，這種高分子增容劑的使用，避免了增容劑在使用過程中的遷移，有利 于發(fā)揮出穩(wěn)定的增容效果，同時有利于確保復(fù)合材料的性能穩(wěn)定性。將聚乙烯聚吡咯烷酮 配制成溶液，優(yōu)選含水溶液使用，方法簡便，不使用有機(jī)溶劑，進(jìn)而還具有很好的環(huán)保性。
[0059] 本發(fā)明還涉及上述道路填筑材料的制備方法，該方法包括以下步驟：將1-15重 量％具有活性的微粉、15-30重量％粉煤灰、40-65重量％渣土、0. 02-0. 06重量％的激發(fā)劑 混合均勻，其混合順序如下：
[0060] (1)將1-15重量％具有活性的微粉、15-30重量％粉煤灰和0· 02-0. 06重量％的 激發(fā)劑混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> [0061] (2)將步驟（1)得到的混合物與40-65重量％渣土混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颉?br> [0062] 優(yōu)選地,所述方法包括以下步驟：將1-15重量％具有活性的微粉，15-30重量％粉 煤灰，40-65重量％渣土，和0. 02-0. 06重量％的激發(fā)劑，以及可選的1-5重量％來自渣土的 改性和增強(qiáng)的木材纖維材料和可選的0. 01-2重量％的外加劑混合均勻，其混合順序如下：
[0063] (1)將1-15重量％具有活性的微粉、15-30重量％粉煤灰和0· 02-0. 06重量％的 激發(fā)劑混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍?br> [0064] (2)任選將步驟（1)得到的混合物與可選的1-5重量％來自渣土的改性和增強(qiáng)的 木材纖維材料和〇. 01-2重量％的外加劑混合；和
[0065] (3)將步驟（2)得到的混合物與40-65重量％渣土混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颉?br> [0066] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)中常見的同時加料和混合的方法相比，激發(fā)劑更能夠 激發(fā)微粉的活性，其原因主要在于，如果在初始混合步驟中將比例非常低的激發(fā)劑與比例 非常大的渣土材料混合，則容易被渣土包裹，從而使其難以和微粉材料接觸；另外，粉煤灰 一般較為致密，可以在初始步驟中與活性微粉和激發(fā)劑混合，并且還可以提高混合料的密 實(shí)性。
[0067] 在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，建筑垃圾分揀步驟過程中分揀出的木材可以作為改性和 增強(qiáng)的木材纖維材料的原料，由所述木材制備改性和增強(qiáng)的木材纖維材料的方法包括以下 步驟：
[0068] (1)將渣土中的廢木材短切成最大直徑為0· 5_2cm的片段材料；
[0069] (2)將短切的片段材料置于攪拌罐內(nèi)，加入表面改性劑的水溶液，攪勻，片段材料 與表面改性劑的質(zhì)量比為200:1-500:1，所述表面改性劑為聚乙烯聚吡咯烷酮，溶液中聚乙 烯聚吡咯烷酮的濃度為20-30重量％ ;
[0070] (3)向表面改性后的片段材料中加入聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，混合均 勻，使片段材料的表面附著聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，所述片段材料與聚乙烯、 聚丙烯或其混合物的質(zhì)量比為10:1-100:1 ;
[0071] (4)將步驟（3)得到的混合料在110°C _220 °C，優(yōu)選120°C _180°C，更優(yōu)選 130-170°C的條件下熱處理30-60分鐘，冷卻至室溫后得到改性和增強(qiáng)的木材纖維材料。
[0072] 當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到的是，如果建筑垃圾中的木材、廢塑料得到的聚 乙烯粉末的量不能夠滿足配料的需求，也任選可以從其它廢物處理領(lǐng)域獲取。
[0073] 在另一個優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的道路填筑材料中還可以包含0. 01-5重量％， 優(yōu)選0. 05-2重量％的混凝土外加劑。
[0074] 本發(fā)明的混凝土外加劑優(yōu)選包含或者是通過使如下單體（I)和單體（II)共聚獲 得的共聚物：
[0075]

【權(quán)利要求】
1. 一種道路填筑材料，基于該道路填筑材料的總重量計，其包含1-15重量％具有活性 的微粉，15-30重量％粉煤灰，40-65重量％渣土，和0? 02-0. 06重量％的激發(fā)劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路填筑材料，其中該道路填筑材料不包含水泥、浙青或水 泥混凝土。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的道路填筑材料，其中所述具有活性的微粉為如下兩種微 粉（1)和⑵以1:2-2:1的重量比例混合制得：（1)通過將磷渣破碎、研磨至比表面積為 650-2000m2/kg獲得的微粉；和（2)將廢陶瓷破碎、研磨至比表面積為1000-3000m2/kg獲得 的微粉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的道路填筑材料，其中所述激發(fā)劑為復(fù)合生物激發(fā) 劑。
5. 權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的道路填筑材料的制備方法，該方法包括以下步驟：將 1-15重量％具有活性的微粉、15-30重量％粉煤灰、40-65重量％渣土、0? 02-0. 06重量％的 激發(fā)劑混合均勻，其混合順序如下： (1) 將1-15重量％具有活性的微粉、15-30重量％粉煤灰和0? 02-0. 06重量％的激發(fā) 劑混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颍? (2) 將步驟（1)得到的混合物與40-65重量％渣土混合，充分?jǐn)嚢柚辆鶆颉?br> 【文檔編號】C04B18/16GK104402369SQ201410743058
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】王以峰 申請人:北京元泰達(dá)環(huán)保建材科技有限責(zé)任公司