一种基于多源路域物质的胶凝材料及其制备方法与应用

1.本发明属于路域物质资源化利用技术领域，具体涉及一种基于多源路域物质的胶凝材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.公路建设与运营处于环境高影响水平，每公里高速公路建设约消耗硅酸盐水泥6000吨。水泥生产的能耗高、二氧化碳排放量大、成本高，不符合绿色低碳的发展理念。研发可替代水泥的绿色低碳高性能公路用胶凝材料迫在眉睫。
4.路域物质资源是公路在建设和运营过程中，沿线范围内可以被利用的可获得经济与社会效益的一切资源统称，包括各类工业固废、建筑固废与工程渣土。公路建设沿线有着丰富的路域物质资源，来源多样，成分复杂，而这部分路域资源若不能被及时消纳利用，占用土地的同时对周边环境造成严重污染。现有的路域物质在公路建设中的应用技术，能够消纳的路域物质的种类单一，添加比例低，难以充分消纳公路建设沿线的多源路域物质。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种基于多源路域物质的胶凝材料及其制备方法与应用。该胶凝材料可替代硅酸盐水泥广泛应用于路基路面和作为不良路基处置用的注浆材料，减少水泥消耗，减少路域物质造成的环境污染。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
7.第一方面，一种基于多源路域物质的胶凝材料，包括以下重量份的组分：高钙型固废0-60份、高铝型固废0-60份、高硅型固废0-60份、激发剂5份、污染因子固化剂5份，高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废三者总量为100份，且其中某一种固废可以为0份。
8.所述污染因子固化剂，包括物理吸附型固化剂、化学键合型固化剂中的一种或几种。
9.所述物理吸附型固化剂包括坡缕石、腐殖酸钠，硅藻土，海泡石，磷酸氢二铵中的一种或几种。
10.所述化学键合型固化剂包括壳聚糖、磷酸钙玻璃、羟基磷灰石、732h型阳离子交换树脂、5a沸石中的一种或几种。
11.其中，所述激发剂，为碱性激发剂、酸性激发剂、盐激发剂和有机类激发剂中的其中一种。
12.所述高钙型固废，包括建筑固废、高炉矿渣、钢渣、电石渣、脱硫石膏、镁渣中的一种或几种。
13.所述高铝型固废，包括粉煤灰、赤泥、铝灰中的一种或几种。
14.所述高硅型固废，包括工程弃渣、硅灰、煤矸石、煤气化渣、锰渣、锯泥、黄金尾矿中的一种或几种。
15.体系内na、si、al、ca的摩尔比值始终保持在na：al＝0.5-2.25，且si：al＝1-4，且ca：si＝0-0.8的最佳比值范围，获得较强的性能，能够完全取代水泥。
16.所述体系内na的来源包括：路域物质资源中的钠盐和/或na2o；激发剂与固化剂中的na，如c9h8na2o4、na2so3、naoh等。
17.第二方面，一种上述基于多源路域物质的胶凝材料的制备方法，包括以下步骤。
18.(1)将高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废按比例混合后，置于密封容器中进行预处理。
19.(2)将预处理后的路域物质混合料粉磨至200目，获得混合料。
20.(3)向混合料中按比例加入激发剂和污染因子固化剂和水，混合均匀，得到固废基公路用胶凝材料。
21.其中，所述预处理方式为：在300-600℃的密闭容器中加热40-60min。
22.第三方面，一种含有基于多源路域物质的胶凝材料在路基路面中的应用。包括：含有基于多源路域物质的胶凝材料的无机结合料稳定材料在稳定碎石基层中的应用。
23.含有基于多源路域物质的胶凝材料的路基稳定材料在路基稳定土中的应用。
24.含有基于多源路域物质的胶凝材料的注浆材料在不良路基处置中的应用。
25.本发明的有益效果为：
26.(1)本发明采用多类路域物质资源，可针对不同工程所在地路域物质资源情况，根据固废活性组分进行灵活科学复配。固废添加比例高，能够大量消耗固废，实现多源固废的高值化利用。
27.(2)本发明应用于路基路面和作为不良路基处置用的注浆材料，路用性能可媲美相同掺量水泥，替代率可达100％，能够完全取消水泥的使用，消除水泥生产带来的环境压力，具有显著的环保效益和经济效益。
28.(3)本发明采用污染因子固化剂提高了as、pb、cr、cd、zn等重金属元素与碱性组分的固化率，实现路域多源物质污染组分的无害绿色化控制，是一种生态友好型绿色路用胶凝材料。
具体实施方式
29.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.第一方面，本发明提供了一种基于多源路域物质的胶凝材料，包括以下重量份的组分：高钙型固废0-60份、高铝型固废0-60份、高硅型固废0-60份、激发剂4-6份、污染因子固化剂4-6份；高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废三者总量为100份；且其中某一种固废
可以为0份。
32.所述污染因子固化剂，包括物理吸附型固化剂、化学键合型固化剂中的一种或几种。
33.物理吸附型固化剂包括坡缕石、腐殖酸钠，硅藻土，海泡石，磷酸氢二铵中的一种或几种，其具有很大的比表面积和吸附能力，能够吸附固废中的有毒有害物质，防止次生污染。
34.优选地，化学键合型固化剂包括壳聚糖、磷酸钙玻璃、羟基磷灰石、732h型阳离子交换树脂、5a沸石中的一种或几种，其能够通过表面原子或分子发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键，使固废中的有毒有害重金属在化学键的作用下固定在固化剂上，防止其以可溶性盐的形式产生二次污染。
35.其中，激发剂，为碱性激发剂、酸性激发剂、盐激发剂和有机类激发剂中的其中一种。
36.所述高钙型固废，其作用是提供地聚物反应所需的钙质组分等，包括建筑固废、高炉矿渣、钢渣、电石渣、脱硫石膏、镁渣中的一种或几种。
37.所述高铝型固废，其作用是提供地聚物反应所需的铁铝质组分，包括粉煤灰、赤泥、铝灰中的一种或几种；
38.所述高硅型固废，其作用是提供地聚物反应所需的硅铝质组分，包括工程弃渣、硅灰、煤矸石、煤气化渣、锰渣、锯泥、黄金尾矿中的一种或几种。
39.在本发明的地聚物反应中，对胶凝材料强度起主要作用的活性化学成分为cao、sio2、al2o3，不同种类的路域物质资源化学成分存在差异，大多以一种主要化学成分为主，活性较低；本发明将不同高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废相结合，实现矿相组合，物质聚拢的效果，通过使体系内na、si、al、ca的摩尔比始终保持在na：al＝0.5-2.25，且si：al＝1-4，且ca：si＝0-0.8的最佳率值范围，从而使体系始终能够合成足够数量的水化产物，例如c-s-h凝胶、n-c-s-a-h凝胶、c-s-a-h凝胶，达到性能调控目的。
40.体系内na的来源包括：路域物质资源中的na，如钠盐和/或na2o；激发剂与固化剂中的na，如c9h8na2o4、na2so3、naoh等。
41.微碱(酸)强化能够在保证性能的同时，采用少量激发剂对地聚物体系的胶凝活性进行强化，克服了现有的强化技术中激发剂掺量多，成本高的不足。
42.优选地，碱性激发剂包括硅酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、聚合硫酸铝、钾水玻璃、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种。
43.优选地，酸性激发剂包括三萜皂苷、氟硅酸镁、柠檬酸、醋酸或草酸中的一种或几种。
44.优选地，盐激发剂为偏铝酸钠、偏铝酸钾或硫酸钠中的一种或几种。
45.优选地，有机类激发剂包括羧甲基淀粉醚、三聚磷酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯醇中的一种或几种。
46.优选地，建筑固废是旧建筑物或结构物解体的混凝土经破碎和筛分而成的固体废弃物，主要成分为sio2和cao。
47.优选地，高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，优选s95级水淬高炉矿渣，主要成分为cao、sio2、al2o3。
48.优选地，高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，主要成分为cao、sio2、al2o3，优选s95级水淬高炉矿渣。
49.优选地，钢渣是钢铁冶金生产过程中产生的一种占比较高的固体废弃物，主要成分为cao、fe2o3、sio2。
50.优选地，电石渣是电石水解获取乙炔气后产生的工业废渣，主要成分是cao。
51.优选地，脱硫石膏是燃煤电厂在治理烟气中的二氧化硫后而得到的工业副产石膏，主要成分为caso4及少量caso3。
52.优选地，镁渣是高温冶炼金属镁过程中产生的固体废渣，水化活性较差但具有优异的碳化活性，主要成分为cao和sio2。
53.优选地，粉煤灰是火力发电厂燃煤过程中从烟气中经除尘器收集后获得的固体废弃物，主要成分为sio2、al2o3、cao。
54.优选地，赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，主要成分为fe2o3、al2o3、sio2。
55.优选地，铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，主要成分为al2o3。
56.优选地，工程弃渣是工程施工产生的以土石弃渣、废旧建筑材料、建筑垃圾等为主的固体废物，主要成分为sio2。
57.优选地，硅灰也称硅烟或硅粉，是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成，主要成分为sio2。
58.优选地，煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，主要成分为sio2和al2o3。
59.优选地，煤气化渣是煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧生成co与h2的过程中，煤中无机矿物质经过不同的物理化学转变伴随着煤中残留的碳颗粒形成的固态残渣，主要成分为sio2、al2o3、fe2o3。
60.优选地，锰渣是在锰系合金冶炼过程中产生的一种固体废弃物，含有大量的硫酸锰、硫酸铵等可溶性硫酸盐，主要成分为sio2、al2o3。
61.优选地，锯泥是石材切割加工过程中产生富含硅质组分的尾料，主要成分为sio2。
62.优选地，黄金尾矿是金矿石经选矿或者提金工艺回收金或其他有用组分后排出的固体废弃物，主要成分为sio2和al2o3。
63.第二方面，上述基于多源路域物质的胶凝材料的制备方法，包括以下步骤。
64.(1)将高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废按比例混合后，置于密封容器中进行预处理。
65.(2)将预处理后的路域物质混合料粉磨至200目，获得混合料。
66.(3)向混合料中按比例加入激发剂和污染因子固化剂和水，混合均匀，得到固废基公路用胶凝材料。
67.其中，预处理方式为：在300-600℃的密闭容器中加热40-60min。
68.优选地，预处理方式为：在300℃下加热40min。
69.用密闭容器，加热效率高，防止热量散失，减少能耗。
70.由于所用地聚物系统中原料的活性较低，对于力学性能要求高的情况，加热处理
能够促使部分高结晶度的复杂矿物相转变为低结晶度的石英相或无定形硅铝组分，实现原料的活性提升；对于路基材料等力学性能要求不高的情况，若不进行预处理也能实现符合使用要求的力学性能，则不必加热处理。
71.第三方面，一种含有基于多源路域物质的胶凝材料在路基路面中的应用，包括：
72.含有基于多源路域物质的胶凝材料的无机结合料稳定材料在稳定碎石基层中的应用。
73.含有基于多源路域物质的胶凝材料的路基稳定材料在路基稳定土中的应用。
74.含有基于多源路域物质的胶凝材料的注浆材料在不良路基处置中的应用。
75.实施例1
76.一种胶凝材料，由如下重量份的原料组成：钢渣60份，赤泥20份，硅灰20份，硅酸钠5份(固体粉末)，坡缕石5份。
77.制备方法，包括以下步骤。
78.(1)将高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废按比例混合后，置于密封容器中，在300℃下加热40min。
79.(2)将加热处理后的原料粉磨至200目，获得混合料。
80.(3)向混合料中按比例加入硅酸钠、坡缕石，混合均匀，得到固废基公路用胶凝材料。
81.实施例2
82.一种胶凝材料，由如下重量份的原料组成：钢渣30份，赤泥40份，硅灰30份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
83.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
84.实施例3
85.一种胶凝材料，由如下重量份的原料组成：赤泥50份，硅灰50份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
86.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
87.实施例4
88.一种胶凝材料，由如下重量份的原料组成：高炉矿渣60份，粉煤灰20份，锯泥20份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
89.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
90.实施例5
91.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣30份，粉煤灰40份，锯泥30份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
92.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
93.实施例6
94.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：粉煤灰50份，锯泥50份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
95.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
96.实施例7
97.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：钢渣20份，赤泥60份，硅灰20份，硅酸钠5
份，坡缕石5份。
98.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
99.实施例8
100.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：钢渣40份，赤泥30份，硅灰30份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
101.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
102.实施例9
103.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：钢渣50份，硅灰50份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
104.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
105.实施例10
106.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣20份，粉煤灰60份，锯泥20份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
107.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
108.实施例11
109.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣40份，粉煤灰30份，锯泥30份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
110.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
111.实施例12
112.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣50份，锯泥50份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
113.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
114.实施例13
115.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：钢渣20份，赤泥20份，硅灰60份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
116.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
117.实施例14
118.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：钢渣50份，赤泥50份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
119.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
120.实施例15
121.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣20份，粉煤灰20份，锯泥60份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
122.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
123.实施例16
124.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣50份，粉煤灰50份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
125.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
126.对比例1
127.本对比例所述的胶凝材料为p
·
o 32.5水泥。
128.对比例2
129.本对比例所述的胶凝材料为p
·
o 42.5水泥。
130.对比例3
131.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣50份，粉煤灰50份，硅酸钠9份，坡缕石5份。
132.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
133.对比例4
134.一种胶凝材料，包括如下重量份的原料：高炉矿渣50份，粉煤灰50份，硅酸钠12份，坡缕石5份。
135.采用与实施例1相同的制备方法，获得固废基公路用胶凝材料。
136.参照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(is0法)》，将实施例1-16与对比例1-4所述的胶凝材料分别按水胶比为0.50制备胶砂试件，试件尺寸为40mm
×
40mm
×
160mm，在标准养护条件下养护至相应龄期，进行抗压与抗折强度测试，具体测试结果如表1所示。
137.表1
[0138][0139][0140]
从测试结果可以看出本发明实施例1-16制备的固废基路用胶凝材料的强度相对
较高，部分强度可超过p
·
o 42.5水泥，同时强度大于激发剂掺量为9份、12份的矿渣-粉煤灰体系的碱激发胶凝材料强度。
[0141]
na2sio3溶于水后生成naoh析出oh-离子，促进玻璃体结构中al-o、si-o化学键的断裂，释放出硅氧四面体和铝氧四面体，使活性物质发生二次水化反应，生成c-s-h等产物，并且胶凝体系中的oh-、ca
2+
、so
42+
等游离的离子之间可继续发生反应，生成钙矾石aft及ca(oh)2，提高胶凝体系的强度。但当na2sio3掺量过多时，过量的ca(oh)2在结晶析出的过程中产生结晶压使体系开裂，未水化的石膏及过量的钙矾石aft附着在活性物质表面阻止了其水化反应的继续进行，同时钙矾石aft吸水后产生微膨胀，导致胶凝体系内部发生开裂，体系强度下降，力学性能降低。因此，na2sio3掺量并非越多越好，经试验验证表明，添加5重量份的硅酸钠能够实现最好的激发效果。
[0142]
实施例3、6不添加高钙型固废，实施例9、12不添加高铝型固废，实施例14不添加高硅型固废，但由于多源路域物质资源间的协同互补，使体系中na、si、al、ca的摩尔比始终保持在na：al＝0.5-2.25，且si：al＝1-4，且ca：si＝0-0.8的最佳率值区间，能够生成足够数量的水化产物凝胶，保证了实施例3、6不添加高钙型固废，实施例9、12不添加高铝型固废，实施例14不添加高硅型固废的情况下，具有优异的力学性能。
[0143]
其性能优于对比例1，表明能够完全代替p
·
o 32.5水泥。实施例16不添加高硅型固废，但其性能与对比例2相当，表明能够完全代替p
·
o 42.5水泥。
[0144]
以力学性能最高的优选实施例8的胶凝材料为基础，进行稳定碎石配合比设计，制备无机结合料稳定材料，用于公路基层，具体为路面沥青下方的稳定碎石基层，如实施例17-20所示。
[0145]
实施例17
[0146]
一种无机结合料稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，废旧混凝土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为4％。
[0147]
所述废旧混凝土粒径为20-30mm、10-20mm、5-10mm和0-5mm，对应的级配比例为28:22:20:30。
[0148]
实施例18
[0149]
一种无机结合料稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，废旧混凝土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为5％。
[0150]
所述废旧混凝土粒径为20-30mm、10-20mm、5-10mm和0-5mm，对应的级配比例为28:22:20:30。
[0151]
实施例19
[0152]
一种无机结合料稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，废旧混凝土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为6％。
[0153]
所述废旧混凝土粒径为20-30mm、10-20mm、5-10mm和0-5mm，对应的级配比例为28:22:20:30。
[0154]
实施例20
[0155]
一种无机结合料稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，废旧混凝土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为7％。
[0156]
所述废旧混凝土粒径为20-30mm、10-20mm、5-10mm和0-5mm，对应的级配比例为28:
22:20:30。
[0157]
对比例5
[0158]
一种无机结合料稳定材料，主要包括p.o 42.5水泥，废旧混凝土，其中p.o42.5水泥的掺量为5％。
[0159]
所述废旧混凝土粒径为20-30mm、10-20mm、5-10mm和0-5mm，对应的级配比例为28:22:20:30。
[0160]
以优选实施例8的胶凝材料为基础，进行粉质黏土配合比设计，制备路基稳定材料用于公路基层，具体为路基稳定土，如实施例21-23所示。
[0161]
实施例21
[0162]
一种路基稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，粉质黏土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为6％。
[0163]
实施例22
[0164]
一种路基稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，粉质黏土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为8％。
[0165]
实施例23
[0166]
一种路基稳定材料，主要包括实施例8中获得的胶凝材料，粉质黏土，其中固废基路用胶凝材料的掺量为10％。
[0167]
对比例6
[0168]
本实施例所述的路基稳定材料，主要包括p.o 42.5水泥，粉质黏土，其中p.o 42.5水泥的掺量为8％。
[0169]
将实施例17-23与对比例5-6所述的无机结合料稳定材料参照jtg e51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行击实试验确定最佳含水率和最大干密度，并以此为基础按照98％的压实度制备无机结合料稳定材料无侧限抗压试件，采用标准养生方法养护至相应龄期，进行强度与收缩性能测试，具体测试结果如表2所示。
[0170]
表2
[0171][0172]
通过表2可以发现，本发明制备的固废基路用凝胶凝材料应用于稳定碎石基层与路基稳定土时，具有良好的物理力学性能，其性能与p.o 42.5水泥相当，差异在允许范围之内。能够完全代替p.o 42.5水泥。
[0173]
将实施例1、实施例8和实施例10所述凝胶材料原料制备用于不良路基处置用的注浆材料，如实施例24-26所示。
[0174]
实施例24
[0175]
一种注浆材料，包括如下重量份原料：钢渣60份，赤泥20份，硅灰20份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
[0176]
上述注浆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0177]
(1)将高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废按比例混合后，置于密封容器中，在300℃下加热40min；
[0178]
(2)将加热处理后的原料粉磨至200目，获得混合料；
[0179]
(3)向混合料中按比例加入硅酸钠、坡缕石和水，得到不良路基处置用注浆材料。
[0180]
实施例25
[0181]
一种注浆材料，包括如下重量份原料：钢渣40份，赤泥30份，硅灰30份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
[0182]
上述注浆材料的制备方法，同实施例24。
[0183]
实施例26
[0184]
一种注浆材料，包括如下重量份原料：高炉矿渣20份，粉煤灰60份，锯泥20份，硅酸钠5份，坡缕石5份。
[0185]
上述注浆材料的制备方法，同实施例24。
[0186]
对比例11
[0187]
本对比例所述的不良路基处置用注浆材料原料为p
·
o 42.5水泥，
[0188]
制备方法同实施例24，
[0189]
分别按照gb/t1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、gb/t17671-2021《水泥胶砂强度检验方法》、gb/t50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》测定注浆材料的凝结时间、抗压强度和流动度。具体测试结果如表3所示。
[0190]
表3
[0191][0192][0193]
通过表3实施例和对比例可以发现，本发明制备的不良路基处置用注浆材料，凝结时间短，流动度大，抗压强度较高，是一种优良的不良路基处置材料。能够完全代替p
·
o 42.5水泥，作为不良路基处置用注浆材料。
[0194]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于多源路域物质的胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：高钙型固废0-60份、高铝型固废0-60份、高硅型固废0-60份、激发剂5份、污染因子固化剂5份；高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废三者总量为100份，其中某一种固废可以为0份；所述污染因子固化剂，包括物理吸附型固化剂、化学键合型固化剂中的一种或几种；所述物理吸附型固化剂包括坡缕石、腐殖酸钠，硅藻土，海泡石，磷酸氢二铵中的一种或几种；所述化学键合型固化剂包括壳聚糖、磷酸钙玻璃、羟基磷灰石、732h型阳离子交换树脂、5a沸石中的一种或几种；所述胶凝材料体系内na、si、al、ca的摩尔比为na：al＝0.5-2.25，且si：al＝1-4，且ca：si＝0-0.8；体系内na的来源包括：路域物质中的钠盐和/或na2o；激发剂与固化剂中的na。2.如权利要求1所述的基于多源路域物质的胶凝材料，其特征在于，体系内na的来源包括：激发剂与固化剂中的c9h8na2o4、na2so3、naoh。3.如权利要求1所述的基于多源路域物质的胶凝材料，其特征在于，所述高钙型固废，包括建筑固废、高炉矿渣、钢渣、电石渣、脱硫石膏、镁渣中的一种或几种。4.如权利要求1所述的基于多源路域物质的胶凝材料，其特征在于，所述高铝型固废，包括粉煤灰、赤泥、铝灰中的一种或几种。5.如权利要求1所述的基于多源路域物质的胶凝材料，其特征在于，所述高硅型固废，包括工程弃渣、硅灰、煤矸石、煤气化渣、锰渣、锯泥、黄金尾矿中的一种或几种。6.如权利要求1所述的基于多源路域物质的胶凝材料，其特征在于，所述激发剂，为碱性激发剂、酸性激发剂、盐激发剂和有机类激发剂中的其中一种；优选的，所述酸性激发剂包括三萜皂苷、氟硅酸镁、柠檬酸、醋酸或草酸中的一种或几种；优选的，所述盐激发剂为偏铝酸钠、偏铝酸钾或硫酸钠中的一种或几种；优选的，有机类激发剂包括羧甲基淀粉醚、三聚磷酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯醇中的一种或几种。7.一种如权利要求1-6任一所述的多源路域物质的胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废按比例混合后，置于密封容器中进行预处理；(2)将预处理后的路域物质混合料粉磨至200目，获得混合料；(3)向混合料中按比例加入激发剂和污染因子固化剂和水，混合均匀，得到固废基公路用胶凝材料；其中，预处理方式为：在300-600℃的密闭容器中加热40-60min。8.如权利要求7所述的多源路域物质的胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述预处理方式为：在300℃下加热40min。9.一种如权利要求1-6任一所述的基于多源路域物质的胶凝材料和/或如权利要求7或8所述的多源路域物质的胶凝材料的制备方法，在稳定碎石基层与路基稳定土中的应用。10.一种如权利要求1-6任一所述的基于多源路域物质的胶凝材料和/或如权利要求7
或8所述的多源路域物质的胶凝材料的制备方法，在不良路基处置中的应用。

技术总结
本发明涉及一种多源路域物质制备公路用胶凝材料的方法与应用，属路域物质资源化利用技术领域。所述基于多源路域物质的胶凝材料，包括以下重量份的组分：高钙型固废0-60份、高铝型固废0-60份、高硅型固废0-60份、激发剂5份、污染因子固化剂5份，高钙型固废、高铝型固废、高硅型固废三者总量为100份,其中某一种固废可以为0份。其能够完全代替水泥，作为无机结合料稳定材料应用于稳定碎石基层与路基稳定土；或者作为注浆材料应用于不良路基处置。或者作为注浆材料应用于不良路基处置。


技术研发人员：李召峰 童彧斐 张健 林春金
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/22