[发明专利]水泥稳定基层材料、制备、应用和道路基层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及水泥稳定基层材料及其制备方法、应用和道路基层的制备方法。

背景技术

一般而言，对于现今建设路面，其构造分为基层和面层。对于普通的城市路面而言，基层使用的水泥稳定基层材料一般包括矿渣、水泥和碎石，其中水泥一般采用普通硅酸盐水泥（P.O32.5或P.O42.5），其掺量一般为3%～6%（百分比为占碎石的质量百分比）；而对于低等级路面而言，其基层一般采用二灰稳定碎石，石灰稳定土等材料。

普通的水泥稳定基层材料存在诸多的缺陷：第一，抗收缩能力差，易产生裂缝，造成路面破坏；由于我国建设高速公路一直遵循“强基薄面”的设计理念（即基层采用强度高、结构厚的水泥稳定基层材料，而面层采用价格比较贵、结构层比较薄的沥青混凝土），在基层使用的水泥稳定基层材料中，碎石在水泥水化反应作用下，极易形成干缩和温缩裂缝，再加上道路是带状构造物，更容易造成基层产生横向裂缝。在车轮荷载的作用下，裂缝向上面沥青混凝土结构层传递，导致道路面层出现严重的“反射裂缝”，造成路面破坏。第二，耐久性差，如：易受到酸、碱集料反应、混凝土碳化等的侵蚀，造成混凝土性能劣化。第三，初凝时间过短，不利于高温施工或长距离运输的工程；在夏季或施工运距较远的区域施工，普通水泥稳定基层材料在温度和时间作用下，往往材料中的碎石还没碾压，就超过了初凝时间，对施工工序衔接调度要求较高。除此以外，还有抗水损和抗冻融能力不强等诸多缺陷。上述缺陷，极大的制约了水泥稳定基地材料的发展和应用。

另一方面，随着全球日趋恶化的能源、环境、资源、灾害等危机，人类开始重新审视和思考城市发展之路。生态城作为城市建设的新理念和目标，走与自然和谐相处的可持续发展之路，是人类文明不断进步之成果。生态城建设以生态学和可持续发展理论为指导，融合绿色城市设计、低碳、环保等技术，正成为全球城市规划和研究的焦点和城市建设的热点。

但是近年来，随着工业生产、生活对用电量需求的急剧上升，政府加大了对火力发电设施的投入，为保证火力发电产生的烟气排放符合环保要求，必须采取一定的烟气脱硫技术。但使用目前常用的石灰-石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置导致脱硫石膏废弃物产量越来越多，无害化处理难、成本高；且进行填埋和堆放的传统脱硫石膏处理方法，容易造成土壤、地下水及大气的二次污染。仅2010年一年全国脱硫石膏产量达2000万吨，成为继粉煤灰后燃煤电厂排放的又一工业废渣。

之前，对于脱硫石膏的处理通常采用堆埋废弃的处理方式，这样的处理方式占地量大，且其夹带的少量有害渗出物易污染环境。现在，一般而言可通过高温锻烧等工艺处理，但这样的处理方法增加费用和成分。现有技术中还开发了脱硫石膏的新应用，如：代替天然石膏制造石膏板材，制作脱硫石膏砂浆保温材料等。但总体来说，这种新应用消耗脱硫石膏的能力较弱，不能大批量消耗脱硫石膏。总体而言，目前在国内脱硫石膏利用效率低。

陈惠康等采用矿渣、赤泥、脱硫石膏和激发剂配制成一种固化剂，作为道路基层的固化材料，用以固化河南新乡粉砂土。该固化剂中各物质的组成比为：激发剂28％，矿渣36％，赤泥28％，脱硫石膏8％。该固化材料的使用方法为：将固化材料掺在道路基层材料（粉砂土）中使用，使利用粉砂土作为道路基层材料铺设而成道路，能够满足高等级公路对道路基层的强度要求。一般而言，使用该固化材料固化粉砂土时，其掺量为粉砂土质量的3.00％，可见该固化材料的使用量是很少的，其对于脱硫石膏的利用量也很少，一般仅占整个材料的0.24%左右；并且，这样的利用方式下，脱硫石膏须经锻烧处理后才能使用，增加了经济成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中水泥稳定基底材料抗收缩能力差，耐久性差，易受到酸的侵蚀，初凝时间过短，不利于高温施工或长距离运输的工程，抗水损和抗冻融能力不强等诸多缺陷，提供一种水泥稳定基层材料、制备、应用和道路基层的制备方法。本发明的水泥稳定基底材料极大的降低了材料的成本，提高了道路结构的使用寿命，同时可以延缓水泥的凝结时间，提高了材料的强度、密实性、保水性、抗收缩开裂性、抗冻融性、抗水损和抗酸性，同时开拓了脱硫石膏的新用途，能够大量消耗脱硫石膏，有效的保护了环境。

本发明的目的之一在于，提供一种水泥稳定基层材料，所述的水泥稳定基层材料包括：1%-3%的碱性矿渣、1%-3%的水泥和基料；所述的基料包括0.5%-8%的脱硫石膏和92%-99.5%的碎石；所述的百分比为占基料的质量百分比。