本發(fā)明屬于固體廢棄物綜合利用，尤其涉及一種道路修復(fù)用固廢基注漿材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、由于交通荷載的反復(fù)作用，同時(shí)受到環(huán)境因素如溫度變化、濕度、化學(xué)侵蝕等的影響，道路在長期使用過程中，其路基和基層結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸遭受損害。這種損害表現(xiàn)為路基不均勻沉降、基層材料脫空、路面翻漿等病害，這些病害不僅影響道路的使用壽命，還可能導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，增加行車安全隱患，降低道路的通行效率。為了減小經(jīng)濟(jì)損失，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，在盡可能縮短交通阻斷時(shí)間的情況下，快速修補(bǔ)路面也就成了路面發(fā)展技術(shù)的重中之重。

2、目前常用的道路修復(fù)用材料多以硅酸鹽水泥為主，與骨料配制成砂漿或混凝土，雖然其成本低，但是存在膠結(jié)界面強(qiáng)度低、粘結(jié)強(qiáng)度不高、凝結(jié)時(shí)間長等問題；而常用的有機(jī)類注漿材料雖然流動(dòng)性好，粘結(jié)力強(qiáng)，硬化快，但成本高，易老化，不耐高溫，且與老混凝土體積相容性不佳，并且許多有機(jī)注漿材料有毒性，會(huì)對(duì)周圍地下水源造成污染。

3、隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加速，工業(yè)固廢、建筑固廢產(chǎn)量逐年累積且種類繁多，大量固體廢棄物的堆積導(dǎo)致了很多災(zāi)難性的問題，包括對(duì)環(huán)境的污染、對(duì)生態(tài)的破壞，如果不及時(shí)處理和利用，必將給社會(huì)、環(huán)境和資源帶來不利影響。而工業(yè)固廢、建筑固廢垃圾是可以再利用的，比如可以通過粉碎添加砂石用于地面縫隙的鋪墊或者通過模具成型為磚體，減少垃圾直接丟棄對(duì)環(huán)境的污染以及資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，但是對(duì)于現(xiàn)有的固廢處理方法仍存在利用效率較低的難題。

4、為此，本發(fā)明提出了一種道路修復(fù)用固廢基注漿材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種道路修復(fù)用固廢基注漿材料及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的技術(shù)方案之一：

4、一種道路修復(fù)用固廢基注漿材料，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下原料：廢棄混凝土細(xì)粉20～40份、粉煤灰10～40份、高爐礦渣30～80份、赤泥10～30份、廢鐵屑15～25份、鈦渣20～33份、早強(qiáng)劑3～8份、減水劑2～4份、膨脹劑5～6份和復(fù)合外加劑1～4份。

5、進(jìn)一步地，所述廢棄混凝土細(xì)粉、粉煤灰和高爐礦渣的粒徑均小于0.2mm。

6、進(jìn)一步地，所述廢鐵屑和鈦渣的粒徑均小于0.3mm。

7、進(jìn)一步地，所述赤泥的比表面積為150～250m2/kg。

8、進(jìn)一步地，所述廢棄混凝土細(xì)粉中ca和fe的摩爾比為(2～3)∶1。

9、進(jìn)一步地，所述廢鐵屑為鐵碳混合物，其中鐵和碳的質(zhì)量比為(1～3)∶1。

10、進(jìn)一步地，所述早強(qiáng)劑為氯化鈣、硫酸鈣、偏鋁酸鈉和亞硝酸鈉中的一種或幾種。

11、進(jìn)一步地，所述減水劑為木質(zhì)素磺酸鹽或密胺系減水劑。

12、進(jìn)一步地，所述膨脹劑為明礬石膨脹劑或硫鋁酸鈣膨脹劑。

13、進(jìn)一步地，所述復(fù)合外加劑由磷酸氫二鈉和硼砂按重量比(3～4)∶1混合而成。

14、最優(yōu)地，所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下原料：廢棄混凝土細(xì)粉33份、粉煤灰25份、高爐礦渣63份、赤泥18份、廢鐵屑20份、鈦渣26份、早強(qiáng)劑4份、減水劑3份、膨脹劑6份和復(fù)合外加劑2份。

15、本發(fā)明的技術(shù)方案之二：

16、一種所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料的制備方法，包括以下步驟：

17、按重量份數(shù)稱取各原料，將鈦渣和廢鐵屑混合，之后加入鹽酸并曝氣，得到反應(yīng)料，將所述反應(yīng)料加熱陳化處理后得到濾液和濾渣，將所述濾渣與赤泥、廢棄混凝土細(xì)粉、粉煤灰、高爐礦渣、早強(qiáng)劑、減水劑、膨脹劑和復(fù)合外加劑混合均勻得到混合料，之后加入所述濾液和水混合攪拌均勻得到所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料。

18、進(jìn)一步地，所述鹽酸的加入量為鈦渣和廢鐵屑總質(zhì)量的1～3倍，所述鹽酸的濃度為1～3mol/l。

19、進(jìn)一步地，所述曝氣的流量為1～3m3/min，所述曝氣的時(shí)間＞0.5小時(shí)。

20、進(jìn)一步地，所述加熱陳化處理的溫度為95～100℃，時(shí)間為2～4小時(shí)。

21、進(jìn)一步地，所述水的加入量為所述混合料總質(zhì)量的20～40％，所述濾液的加入量為所述混合料總質(zhì)量的5～20％。

22、本發(fā)明的技術(shù)原理如下：

23、本發(fā)明首先將鈦渣和廢鐵屑混合，之后加入鹽酸并曝氣，得到反應(yīng)料，將所述反應(yīng)料加熱陳化處理后得到濾液和濾渣，在酸性及曝氣條件下，鈦渣中的鈦以tiocl2形式存在，再經(jīng)加熱陳化處理后形成附著于濾渣表面的tio2，從而使原料濾渣具有更大的比表面積，提供更多的接觸點(diǎn)，從而加速注漿材料的凝結(jié)時(shí)間。而廢鐵屑含有鐵和碳，在鐵和碳之間的電極差的作用下，結(jié)合曝氣作用使其富含的fe2+被迅速氧化成fe3+存在于濾液中，在濾液與廢棄混凝土細(xì)粉、粉煤灰、高爐礦渣混合的過程中，廢棄混凝土細(xì)粉、粉煤灰、高爐礦渣中的ca2+與濾液中fe3+通過共沉淀方法形成鈣鐵層狀雙氫氧化物，鈣鐵層狀雙氫氧化物能夠作為納米橋結(jié)合注漿材料和土壤膠體，這種結(jié)構(gòu)可以確保注漿材料的穩(wěn)定性和協(xié)同固定作用，在道路修復(fù)中，這種穩(wěn)定性有助于提高注漿材料與路基的結(jié)合力，從而增強(qiáng)道路的整體穩(wěn)定性和耐久性。除此之外，赤泥、粉煤灰和高爐礦渣等固廢材料在多種外加劑的作用下，可以促進(jìn)水化反應(yīng)，生成更多的水化產(chǎn)物，形成更多的c-s-h、c-a-h、c-a-s-h等凝膠混合體系，提高漿體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。本發(fā)明通過合理搭配這些固廢材料和外加劑，可以顯著提高道路修復(fù)用固廢基注漿材料的耐久性，從而提高道路修復(fù)的質(zhì)量和耐久性。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

25、(1)本發(fā)明的道路修復(fù)用固廢基注漿材料原料包含廢棄混凝土細(xì)粉、粉煤灰、高爐礦渣、赤泥、廢鐵屑和鈦渣多種固廢，解決了工業(yè)固廢、建筑固廢垃圾再利用效率低的問題，節(jié)約材料制備成本。

26、(2)本發(fā)明所制備的道路修復(fù)用固廢基注漿材料具備凝結(jié)時(shí)間短、力學(xué)性能優(yōu)異，耐腐蝕、抗凍的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于高速公路修復(fù)加固治理等注漿領(lǐng)域，不僅能夠高效解決原有路基承載力不足、路基和基層結(jié)構(gòu)損害嚴(yán)重的問題，而且能夠大宗消納固廢，緩解生態(tài)及環(huán)境污染問題。

技術(shù)特征：

1.一種道路修復(fù)用固廢基注漿材料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下原料：廢棄混凝土細(xì)粉20～40份、粉煤灰10～40份、高爐礦渣30～80份、赤泥10～30份、廢鐵屑15～25份、鈦渣20～33份、早強(qiáng)劑3～8份、減水劑2～4份、膨脹劑5～6份和復(fù)合外加劑1～4份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路修復(fù)用固廢基注漿材料，其特征在于，所述廢棄混凝土細(xì)粉、粉煤灰和高爐礦渣的粒徑均小于0.2mm；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的道路修復(fù)用固廢基注漿材料，其特征在于，所述廢棄混凝土細(xì)粉中ca和fe的摩爾比為(2～3)∶1；和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路修復(fù)用固廢基注漿材料，其特征在于，所述早強(qiáng)劑為氯化鈣、硫酸鈣、偏鋁酸鈉和亞硝酸鈉中的一種或幾種；和/或

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路修復(fù)用固廢基注漿材料，其特征在于，所述復(fù)合外加劑由磷酸氫二鈉和硼砂按重量比(3～4)∶1混合而成。

6.一種權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料的制備方法，其特征在于，所述鹽酸的加入量為鈦渣和廢鐵屑總質(zhì)量的1～3倍，所述鹽酸的濃度為1～3mol/l。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料的制備方法，其特征在于，所述曝氣的流量為1～3m3/min，所述曝氣的時(shí)間＞0.5小時(shí)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料的制備方法，其特征在于，所述加熱陳化處理的溫度為95～100℃，時(shí)間為2～4小時(shí)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述道路修復(fù)用固廢基注漿材料的制備方法，其特征在于，所述水的加入量為所述混合料總質(zhì)量的40～60％，所述濾液的加入量為所述混合料總質(zhì)量的5～20％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種道路修復(fù)用固廢基注漿材料及其制備方法，屬于固體廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。該道路修復(fù)用固廢基注漿材料按重量份數(shù)計(jì)包括廢棄混凝土細(xì)粉20～40份、粉煤灰10～40份、高爐礦渣30～80份、赤泥10～30份、廢鐵屑15～25份、鈦渣20～33份、早強(qiáng)劑3～8份、減水劑2～4份、膨脹劑5～6份和復(fù)合外加劑1～4份，將鈦渣和廢鐵屑混合，之后加入鹽酸并曝氣、加熱陳化處理后得到濾液和濾渣，將濾渣與剩余原料混合均勻，之后加入水和濾液得到所述注漿材料。本發(fā)明注漿材料具備凝結(jié)時(shí)間短、力學(xué)性能優(yōu)異，耐腐蝕、抗凍的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)解決了工業(yè)固廢、建筑固廢垃圾再利用效率低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：焦曉東,張仰鵬,黎碧云,熊劍平,謝政專,顏志銘,李舒陽,龐勁松,黃顯智,李金城
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西交科集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8