一种全固废路缘石及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种全固废路缘石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.路缘石是指连接车道与人行道的构件，简称缘石，路缘石设置在中间分隔带、两侧分隔带及路侧带两侧。在分隔带和路面之间，人行道与路面之间一般都要设置路缘石，另外在交通岛，安全岛都设置缘石。路缘石起到保障行人，车辆交通安全和保证路面边缘整齐，同时起到利于排除路面水的作用。路缘石主要形式有立式、斜式及平式等。按照路缘石的材质分类为水泥混凝土路缘石、天然石材路缘石等。
4.传统的路缘石大部分利用普通硅酸盐水泥、砂、石制成，水泥生产能耗高，并且生产原料主要为天然矿产资源，不利于可持续发展。因此，采用现有的固废物来制备路缘石是有效降低生产成本的方式，目前，现有技术中已经衍生出多种固废基路缘石的制备工艺，如：
5.深圳市黄利辉实业有限公司开发了利辉牌再生资源混凝土路缘石，此成果适用于建筑固废如破碎红砖、混凝土等再生可循环资源部分替换混凝土天然粗、细集料，通过在路缘石中加入了聚丙烯腈纤维、高效减水剂、固化剂、养护剂和亮光剂等外加剂，提高了抗冲击、抗折、耐磨、抗腐蚀等性能，提高了表面光泽度，社会经济效益显著。
6.现有技术中还公开了一种陶瓷废渣和道路废弃混凝土生产的路缘石及制造方法，采用陶瓷矿渣、道路废弃混凝土、垃圾焚烧余渣、花岗岩废渣、硅酸盐水泥、氧化钙粉料、硫酸钙粉料、聚羧酸高效减水剂、甲酸钙、硫酸钙和水为原料，经混合搅拌用液压机械挤压成型，在25～30mpa的压力下制成混凝土路缘石。
7.发明人发现，上述的固废基路缘石材料的制备工艺中，除了固废原料外，多种外加剂的使用在一定程度上导致了高成本。而采用固废材料作为路缘石的原料，若是不添加这些外加剂，虽然能够降低制备成本，但制备的路缘石抗压强度较差，稳固性下降。因此，提供一种既能不引入多种昂贵外加剂、又具备良好稳固性、能达到施用标准的路缘石具有重要意义。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术的不足，本发明提供一种全固废路缘石及其制备方法与应用，将路缘石分为基层和面层进行不同组分的设定，以固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥基水稳骨料、垃圾灰渣组成基层，以固废基硫铝酸盐胶凝材料、黄金尾矿、着色剂组成面层，通过将固废基硫铝酸盐胶凝材料同时引入到基层和面层中发挥作用，避免了多种外加剂的使用，
在高效利用固废资源的同时，降低了路缘石的生产成本，而且，本发明所提供的全固废路缘石力学性能和抗冻性优异，稳固性好，能够满足施用标准。
9.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种全固废路缘石，包括基层和面层；
10.所述基层包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料20
‑
30份、赤泥基水稳骨料50～80份、垃圾灰渣25～30份、水20
‑
25份；
11.所述面层包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料15
‑
20份；黄金尾矿砂30
‑
35份；着色剂1
‑
2份；水胶比0.35
‑
0.4。
12.本发明第二方面提供一种上述全固废路缘石的制备方法，具体为：
13.采用砂浆搅拌机均匀拌合固废基硫铝酸盐胶凝材料、黄金尾矿砂、水、着色剂制成面料，形成干硬性混合料，而后摊铺至模具中的适当位置，最后按设计成型参数振荡成彩砖的面层。
14.采用搅拌器将固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥基水稳骨料、垃圾灰渣干混，加水以及减水剂混合均匀搅拌成基层，再均匀摊铺至压制成型的面层上，使用砌块成型机压制成型。
15.本发明第三方面提供一种上述全固废路缘石在道路工程领域中的应用。
16.本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
17.(1)本发明所提供的全固废路缘石，以多种工业固废作为原材料，并引入固废基硫铝酸盐胶凝材料进行胶黏，无需添加昂贵的外加剂，最终得到的路缘石力学性能和抗冻性优异，能够满足施用标准，降低了路缘石制备成本，绿色环保。
18.(2)本发明在基层和面层均采用固废基硫铝酸盐胶凝材料作为胶黏剂，能够加强基层和面层的结合力，使基层和面层在压制成型中紧密结合，且后续在使用过程中，面层和基层的结合性更好，二者间不易发生分离、不易产生分隔孔隙时，获得良好的稳固性。
附图说明
19.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.图1为本发明全固废路缘石制备工艺流程图。
具体实施方式
21.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。
22.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。
23.正如背景技术所介绍的，现有的固废基路缘石材料的制备工艺中，多种外加剂的使用在一定程度上提高了生产成本。为了解决该技术问题，本发明第一方面提供一种全固废路缘石，包括基层和面层；
24.所述基层包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料20
‑
30份、赤泥基水稳骨料50～80份、垃圾灰渣25～30份、水20
‑
25份；
25.所述面层包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料15
‑
20份；黄金尾矿砂30
‑
35份；着色剂1
‑
2份；水胶比0.35
‑
0.4。
26.路缘石的基层为主要功能层，保证路缘石具有较好的强度，在生产、运输、安装和使用等过程不容易出现折断。基层是整个道路的承重层，起稳定路面的作用。
27.路缘石面层主要起到保护基层的作用，承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用。
28.本发明采用赤泥基水稳骨料作为基层，同时引入固废基硫铝酸盐胶凝材料与赤泥基水稳骨料协同作用，相较于其他硅酸盐水泥或是硫铝酸盐水泥而言，固废基硫铝酸盐胶凝材料在通过水化反应提供胶黏性的同时，其中的重金属离子能与赤泥中的重金属离子一起在水化过程中固化在基层内，为基层提供优异的强度，实现稳定整个路面的效果，同时，赤泥能够促进固废基硫铝酸盐胶凝材料中的碱发生水化反应，在与赤泥基水稳骨料配合作用下，固废基硫铝酸盐胶凝材料能够获得更加优异的胶黏性，更有利于实现基层的稳固。
29.本发明同时在面层中引入固废基硫铝酸盐胶凝材料目的主要在于：黄金尾矿与常规的沥青材料不同，沥青颗粒间本身就具有良好的粘附性，直接铺设在基层表面即可，而黄金尾矿颗粒分布松散，以黄金尾矿作为面层材料的主体材料，需要采用胶黏剂来使黄金尾矿颗粒间彼此粘连，从而加强黄金尾矿的强度，使其能够作为面层材料为整个路缘石材料提供保护作用。
30.而之所以采用固废基硫铝酸盐胶凝材料作为胶黏剂，而非是普通的硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥，原因在于：基层和面层均采用固废基硫铝酸盐胶凝材料作为胶黏剂，能够加强基层和面层的结合力，使基层和面层在压制成型中紧密结合，且后续在使用过程中，实现界面更好的融合。面层位于整个路面结构的最上层，直接承受行车荷载的力，并将这种荷载力传递给基层，当面层和基层的结合性更好，二者间不易发生分离、不易产生分隔孔隙时，使得力的传递过程更加流畅，更有利于提升路缘石的寿命，获得良好的稳固性。
31.进一步的，以重量份计，所述基层包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料30份；赤泥基水稳骨料40份；垃圾灰渣30份；用水量为总质量的12份；
32.所述面层包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料15份；黄金尾矿砂35份；保色剂0.2份；着色剂1.5份；水胶比0.35。
33.在本发明的一个或多个实施方式中，所述固废基硫铝酸盐胶凝材料，包括：赤泥20
‑
25％、脱硫石膏20
‑
25％、电石渣30
‑
40％、铝灰20
‑
25％、减水剂0.2％。
34.所述固废基硫铝酸盐胶凝材料的制备方法为：将赤泥、15
‑
25wt％脱硫石膏、电石渣、铝灰原料按照比例进行混合，然后进行干燥、粉磨、均化，形成生料，再将生料置于窑炉内煅烧，得到熟料，将熟料与减水剂和5％的脱硫石膏粉磨，得到固废基系硫铝酸盐胶凝材料；
35.进一步的，煅烧温度为1200
‑
1300℃，保温时间为40
‑
50min。
36.在本发明的一个或多个实施方式中，所述赤泥基水稳骨料包括：固废基硫铝酸盐胶凝材料25
‑
35％，赤泥50
‑
70％，脱硫石膏5
‑
10％，垃圾灰渣10
‑
25％。
37.所述赤泥基水稳骨料的制备方法为：将固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥、脱硫石
膏、垃圾灰渣混合，搅拌，添加水继续搅拌；经过砌块成型机压制成型，得到赤泥基水稳骨料；
38.更具体地，将固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥、脱硫石膏、垃圾灰渣混合，搅拌1分钟，添加相当于原料总质量10％的水，搅拌2
‑
3分钟；经过砌块成型机，在16mpa下压载荷条件下，压制成型，得到赤泥基水稳骨料。
39.所述垃圾灰渣，粒径为1mm
‑
3mm；
40.所述着色剂的作用为是面层美观，因此着色剂可以根据颜色需求进行选择，优选为氧化铁颜料，可以为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁蓝、氧化铁棕、氧化铁黑中的一种或多种组合。
41.进一步的，所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率为30％。
42.本发明第二方面提供一种上述全固废路缘石的制备方法，具体为：
43.采用砂浆搅拌机均匀拌合固废基硫铝酸盐胶凝材料、黄金尾矿砂、水、着色剂、保色剂制成面料，形成干硬性混合料，而后摊铺至模具中的适当位置，最后按设计成型参数振荡成彩砖的面层。
44.采用搅拌器将固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥基水稳骨料、垃圾灰渣干混，加水以及减水剂混合均匀搅拌成基层，再均匀摊铺至压制成型的面层上，使用砌块成型机压制成型。
45.更具体地，采用搅拌器将固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥基水稳骨料、垃圾灰渣干混60s，加水以及减水剂混合均匀搅拌120s成基层，再均匀摊铺至压制成型的面层上，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷条件下压制成型。
46.进一步的，所述标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％。
47.进一步得，路缘石尺寸：99厘米
×
15厘米
×
35厘米(长宽高)。
48.本发明第三方面提供一种上述全固废路缘石在道路工程领域中的应用。
49.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
50.jc/t 899
‑
2016混凝土路缘石标准：
51.性能标准28d抗压强度(c40)＞40mpa28d抗折强度(c4.0)＞4mpa吸水率6％50次抗冻性(质量损失)＜3％28次抗盐冻(质量损失)＜1kg/m252.实施例1
53.一种固废基硫铝酸盐胶凝材料，由以下成分组成：赤泥20.29wt％、脱硫石膏21.27wt％、电石渣36.74wt％、铝灰21.2wt％、减水剂占胶凝材料的0.2份。
54.制备方法为：将赤泥、15wt％脱硫石膏、电石渣、铝灰原料按照比例进行混合，然后进行干燥、粉磨、均化，形成生料，再将生料置于窑炉内在1250℃煅烧45min，得到熟料，将熟料与减水剂和5％的脱硫石膏粉磨，得到固废基系硫铝酸盐胶凝材料。
55.实施例2
56.一种赤泥基水稳骨料包括以下重量分组成：固废基硫铝酸盐胶凝材料20份；赤泥60份；垃圾灰渣15份；水胶比0.33；砌块成型机下压载荷16mpa；
57.样品规格为(1)六棱柱10mm
×
15mm(边长
×
高度)，(2)圆柱20mm
×
15mm(直径
×
高度)。先采用强制式搅拌器将固废基硫铝酸盐胶凝材料、赤泥、垃圾灰渣搅拌60s，加水混合均匀120s，形成干硬性混合料，而后摊铺至模具中的适当位置，最后按设计成型参数干压成型赤泥基水稳骨料。
58.实施例3
59.一种全固废路缘石的制备方法如下：利用固废基硫铝酸盐胶凝材料20份；赤泥基水稳骨料50份；垃圾灰渣30份；用水量为总质量的12％，配好基层材料，再按照固废基硫铝酸盐胶凝材料15份；黄金尾矿砂35份；着色剂1.5份；水胶比0.35配置好面层原料，搅拌均匀，先向振荡台的底模中加入面料层原料，振动使之密实，再加入基层原料，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷下压制成型，标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％，养护至28d后，再进行性能测试。
60.性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度39.1mpa(标准要求大于c40)，28d抗折强度3.8mpa(标准要求大于c4.0)。吸水率为7.3％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率5.34.％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率2.25kg/m2。
61.实施例4
62.一种全固废路缘石的制备方法如下：利用固废基硫铝酸盐胶凝材料25份；赤泥基水稳骨料45份；垃圾灰渣30份；用水量为总质量的12％，配好基层材料，再按照固废基硫铝酸盐胶凝材料15份；黄金尾矿砂35份；保色剂0.2份；着色剂1.5份；水胶比0.35配置好面层原料，搅拌均匀，先向振荡台的底模中加入面料层原料，振动使之密实，再加入基层原料，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷下压制成型，标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％，养护至28d后，再进行性能测试。
63.性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度45.6mpa(标准要求大于c40)，28d抗折强度6.3mpa(标准要求大于c4.0)。吸水率为6.7％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率3.42％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率1.54kg/m2。
64.实施例5
65.一种全固废路缘石的制备方法如下：利用固废基硫铝酸盐胶凝材料30份；赤泥基水稳骨料40份；垃圾灰渣30份；用水量为总质量的12％，配好基层材料，再按照固废基硫铝酸盐胶凝材料15份；黄金尾矿砂35份；保色剂0.2份；着色剂1.5份；水胶比0.35配置好面层原料，搅拌均匀，先向振荡台的底模中加入面料层原料，振动使之密实，再加入基层原料，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷下压制成型，标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％，养护至28d后，再进行性能测试。
66.性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度47.5mpa(标准要求大于c40)，28d抗折强度6.3mpa，满足c40标准(标准要求大于c4.0)。吸水率为5.5％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率2.38％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率0.89kg/m2。
67.对比例1
68.一种全固废路缘石的制备方法如下：利用固废基硫铝酸盐胶凝材料30份、赤泥基水稳骨料40份、垃圾灰渣30份、用水量为总质量的12％，配好基层材料，再按照固废基硫铝酸盐胶凝材料15份；砂子35份；水胶比0.35配置好面层原料，搅拌均匀，先向振荡台的底模中加入面料层原料，振动使之密实，再加入基层原料，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷下压制成型，标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％，养护至28d后，再进行性能测试。性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度47.5mpa,28d抗折强度6.3mpa，满足c40标准(标准要求大于c40)。吸水率为5.5％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率2.38％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率0.89kg/m2。
69.性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度37.4mpa(标准要求大于c40)，28d抗折强度3.6mpa(标准要求大于c4.0)。吸水率为7.4％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率5.63％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率2.47kg/m2。
70.对比例2
71.一种全固废路缘石的制备方法如下：利用固废基硫铝酸盐胶凝材料30份；赤泥基水稳骨料40份；垃圾灰渣30份；用水量为总质量的12％，配好基层材料，再按照普通硅酸盐水泥15份；黄金尾矿砂35份；保色剂0.2份；着色剂1.5份；水胶比0.35配置好面层原料，搅拌均匀，先向振荡台的底模中加入面料层原料，振动使之密实，再加入基层原料，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷下压制成型，标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％，养护至28d后，再进行性能测试。
72.性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度35.7mpa(标准要求大于c40)，28d抗折强度3.4mpa(标准要求大于c4.0)。吸水率为7.6％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率6.12.％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率2.73kg/m2。
73.对比例3
74.一种全固废路缘石的制备方法如下：利用普通硅酸盐水泥30份；赤泥基水稳骨料40份；垃圾灰渣30份；用水量为总质量的12％，配好基层材料，再按照固废基硫铝酸盐胶凝材料15份；黄金尾矿砂35份；保色剂0.2份；着色剂1.5份；水胶比0.35配置好面层原料，搅拌均匀，先向振荡台的底模中加入面料层原料，振动使之密实，再加入基层原料，使用砌块成型机，在16mpa下压载荷下压制成型，标准养护温度20
±
0.5℃，湿度95％，养护至28d后，再进行性能测试。
75.性能测试：制得的全固废路缘石28天抗压强度30.7mpa(标准要求大于c40)，28d抗折强度2.8mpa(标准要求大于c4.0)。吸水率为8.2％(要求≤6.5％)。抗冻性：50次冻融循环质量损失率7.31％(要求不超过3％)；抗盐冻性：28次抗盐冻性试验质量损失率3.86kg/m2。
76.结果分析：
77.从实施例3
‑
5所制备得到的全固废路缘石性能来看，只有实施例5中的全固废路缘石能达到施用标准，实施例3中所有的性能指标都达不到标准，实施例4中只有28d抗压强度、28d抗折强度能达到施用标准，这表明，在合理调节各组分配比的前提下，本发明所提供的路缘石是能够满足施用标准的，而从实施例3
‑
5的路缘石成分组成来看，适当增加固废基硫铝酸盐胶凝材料的占比，有助于路缘石综合性能的提升。
78.对比例1中的测试结果可以看出，改变面层的组成，会影响最终制备的路缘石的性
能，使其无法达到施用标准。
79.对比例2、3中的测试结果可以看出，将面层或基层中的固废基硫铝酸盐胶凝材料替换为普通硅酸盐水泥替换为普通的硅酸盐水泥之后，均表现出强度和抗冻性的降低，无法达到施用标准，这是因为当基层和面层采用不同材料作为胶黏剂后，结合力降低，使用过程中，界面难以实现良好的融合。
80.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。