一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制作方法

1.本发明涉及道路路基建设、铅锌尾矿、渣土、粉煤灰资源化再利用领域，具体涉及一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料。


背景技术：

2.路基是轨道或者路面的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工构筑物。路基的主要作用是为轨道或者路面铺设及列车或行车运营提供必要条件，并承受轨道及机车车辆或者路面及交通荷载的静荷载和动荷载，同时将荷载向地基深处传递与扩散。目前常规技术是采用15％水泥的水稳材料，但是由于我国商品混凝土产量逐年大幅上升，导致混凝土材料的需求量越来越大，成本高，供不应求。另一方面，随着我国铅锌矿开采量的增大，铅锌尾矿的数量也与日俱增，而铅锌尾矿一般作为固体废弃物处理，造成了土地资源的浪费，铅锌尾矿的资源再利用成为亟待解决的问题。
3.目前国内铅锌尾矿、渣土一般被当做固体废弃物堆积或者填埋，此类处理方式或严重占用土地资源或需要极大的处理成本。本发明通过将铅锌尾矿砂、凝胶材料、碎石、渣土以适当比例混合，可以制成符合道路路基工程施工性能要求的新型材料，可以实现铁砂尾矿、渣土的资源化利用。在现有技术中，一般是用水泥作为路基的主材料，但是水泥需要进行烧制，在制作过程中能耗高。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，同时具有较强的强度。本发明的另一目的是提供一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，实现了铅锌尾矿、渣土、煤粉的资源化价值和环境价值。
5.为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
6.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，其特征在于，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂300-350份、凝胶材料300-320份、碎石200-250份、渣土5-10份、水60-180份。
7.优选地，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂300-330份、凝胶材料300-310份、碎石220-250份、渣土5-8份、水100-180份。
8.优选地，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂320份、凝胶材料300份、碎石250份、渣土5份、水180份。
9.进一步地，所述凝胶材料是以生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏混合作为活化剂，活化粉煤灰和矿渣微粉得到的。
10.进一步地，所述渣土为建设用地地下纯渣土。
11.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，包括以下步骤：
12.s1：将渣土干燥后研磨，再进行筛分，得到粒径在80μm以下的渣土；
13.s2：按质量份数比加入粉煤灰、矿渣微粉，再加入生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏和水进行激活，制得凝胶材料；
14.s3：将制得的凝胶材料与铅锌尾矿砂、碎石、渣土按上述质量份数比混合搅拌，制得新型材料。
15.进一步地，所述步骤s2中原料组分的质量份数比为：粉煤灰100-120份、矿渣微粉25-30份、生石灰25-40份、脱硫灰渣80-100份、芒硝15-30份、硫酸亚钠5-10份、碳酸氢钠20-30份、石膏25-30份。
16.进一步地，所述步骤s2中原料组分的质量份数比为：粉煤灰100份、矿渣微粉28份、生石灰30份、脱硫灰渣90份、芒硝20份、硫酸亚钠5份、碳酸氢钠25份、石膏25份。
17.本发明的有益效果是：(1)本发明提出了一种以矿渣微粉和粉煤灰辅以活性剂制成的凝胶材料，其中活性材料能较好地激发掺加矿渣微粉的胶凝材料的早期强度，而粉煤灰的加入可以降低胶结充填体的沉缩率；
18.(2)本发明加入的凝胶材料代替现有技术中常用的水泥，未添加任何水泥成分，因为水泥需要烧制，能耗高，而凝胶材料不需要烧制，且对路基材料有凝胶作用，提升了材料强度，其硬度也能达到路基材料的强度要求，还与原料中的铅锌尾矿砂有较好的结合作用，可以相互反应增加材料强度；
19.(3)本发明加入的渣土材料是经过处理后的，将纯渣土研磨至80μm以下，渣土经过粉磨后会形成水化成核点，且渣土颗粒表面粗糙，与凝胶材料界面啮合能力强，提高了渣土粉末与凝胶材料界面的粘结性，在掺量较少的情况下会促进反应进行，促进抗压强度增长；
20.(4)本发明制备得到的新型材料实现了铅锌尾矿、渣土、煤粉资源化价值和环境价值，同时具有较强的强度，作为修筑道路路基的新型材料，符合道路路基工程施工性能要求。
具体实施方式
21.为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
22.下述实施例中的凝胶材料是以生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚铁、水混合作为活化剂，活化粉煤灰和矿渣微粉得到的；渣土为建设用地地下纯渣土。
23.实施例1：
24.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，其特征在于，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂320份、凝胶材料300份、碎石250份、渣土5份、水180份。
25.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，包括以下步骤：
26.s1：将渣土干燥后研磨，再进行筛分，得到粒径在80μm以下的渣土；
27.s2：按质量份数比加入粉煤灰、矿渣微粉，再加入生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏和水进行激活，制得凝胶材料，所述凝胶材料原料组分的质量份数比为：粉煤灰100份、矿渣微粉28份、生石灰30份、脱硫灰渣90份、芒硝20份、硫酸亚钠5份、碳酸氢钠25份、石膏25份；
28.s3：将制得的凝胶材料与铅锌尾矿砂、碎石、渣土按上述质量份数比混合搅拌，制
得新型材料。
29.实施例2：
30.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，其特征在于，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂300份、凝胶材料320份、碎石230份、渣土7份、水60份。
31.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，包括以下步骤：
32.s1：将渣土干燥后研磨，再进行筛分，得到粒径在80μm以下的渣土；
33.s2：按质量份数比加入粉煤灰、矿渣微粉，再加入生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏和水进行激活，制得凝胶材料，所述凝胶材料原料组分的质量份数比为：粉煤灰120份、矿渣微粉25份、生石灰40份、脱硫灰渣80份、芒硝15份、硫酸亚钠10份、碳酸氢钠20份、石膏30份；
34.s3：将制得的凝胶材料与铅锌尾矿砂、碎石、渣土按上述质量份数比混合搅拌，制得新型材料。
35.实施例3：
36.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，其特征在于，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂350份、凝胶材料310份、碎石200份、渣土10份、水100份。
37.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，包括以下步骤：
38.s1：将渣土干燥后研磨，再进行筛分，得到粒径在80μm以下的渣土；
39.s2：按质量份数比加入粉煤灰、矿渣微粉，再加入生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏和水进行激活，制得凝胶材料，所述凝胶材料原料组分的质量份数比为：粉煤灰110份、矿渣微粉30份、生石灰25份、脱硫灰渣100份、芒硝30份、硫酸亚钠8份、碳酸氢钠30份、石膏28份；
40.s3：将制得的凝胶材料与铅锌尾矿砂、碎石、渣土按上述质量份数比混合搅拌，制得新型材料。
41.实施例4：
42.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，其特征在于，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂330份、凝胶材料320份、碎石220份、渣土8份、水120份。
43.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，包括以下步骤：
44.s1：将渣土干燥后研磨，再进行筛分，得到粒径在80μm以下的渣土；
45.s2：按质量份数比加入粉煤灰、矿渣微粉，再加入生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏和水进行激活，制得凝胶材料，所述凝胶材料原料组分的质量份数比为：粉煤灰100份、矿渣微粉28份、生石灰40份、脱硫灰渣80份、芒硝25份、硫酸亚钠5份、碳酸氢钠30份、石膏25份；
46.s3：将制得的凝胶材料与铅锌尾矿砂、碎石、渣土按上述质量份数比混合搅拌，制得新型材料。
47.实施例5：
48.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料，其特征在于，其原料组分包括按质量份数计：铅锌尾矿砂300份、凝胶材料320份、碎石200份、渣土10份、水180份。
49.一种利用铅锌尾矿、渣土修筑道路路基的新型材料的制备方法，包括以下步骤：
50.s1：将渣土干燥后研磨，再进行筛分，得到粒径在80μm以下的渣土；
51.s2：按质量份数比加入粉煤灰、矿渣微粉，再加入生石灰、脱硫灰渣、芒硝、硫酸亚钠、碳酸氢钠、石膏和水进行激活，制得凝胶材料，所述凝胶材料原料组分的质量份数比为：粉煤灰110份、矿渣微粉25份、生石灰25份、脱硫灰渣80份、芒硝29份、硫酸亚钠5份、碳酸氢钠30份、石膏25份；
52.s3：将制得的凝胶材料与铅锌尾矿砂、碎石、渣土按上述质量份数比混合搅拌，制得新型材料。
53.对比例1：
54.对比例1与实施例1的不同之处在于，将原料组分中的渣土去掉，其他组分不变。
55.对比例2：
56.对比例2与实施例1的不同之处在于，将原料组分中的凝胶材料去掉，其他组分不变。
57.对比例3：
58.对比例3与实施例1的不同之处在于，将凝胶材料组分中的活性剂用氯化钙和硫酸钙替换，其他组分不变。
59.对比例4：
60.对比例4与实施例1的不同之处在于，将原料组分中的铅锌尾矿砂替换成普通河沙，其他组分不变。
61.将上述实施例1-5和对比例1-4制备得到的路基材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
62.表1
[0063] 3d抗压强度/mpa7d抗压强度/mpa28d抗压强度mpa实施例13.66.29.5实施例23.15.48.7实施例33.97.910.6实施例44.37.210.1实施例53.46.89.7对比例12.24.87.9对比例2(强度过低)(强度过低)(强度过低)对比例3(强度过低)(强度过低)(强度过低)对比例42.04.26.5
[0064]
注：表中的强度过低指的是：成品很难成块，难以测量，稍微用点外力就会碎掉。
[0065]
传统水泥制造一吨水泥能耗为100kw/h，但是应用本发明制备的新型材料，每吨材料可节省150kg水泥，即减少能耗15kw/h，同时由于本材料的原料主要为铅锌尾矿砂的大掺量材料，铅锌尾矿砂约占总质量分数的50％，实现了尾矿的有效资源化利用，对环境保护有积极作用。
[0066][0067]
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。