[发明专利]一种轻质路基填筑材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质路基填筑材料及其制备方法，属于道路工程领域，所述填筑材料由生物质发电剩余物、天然黏质土、灰钙粉、粉煤灰、活性剂和胶结剂以特定配比制备。本发明所制备的轻质路基填料具有密度小、强度高、路用性能好、造价低等优点，同时可以为生物质发电剩余物的减量利用提供安全、环保的资源化途径，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种轻质路基填筑材料及其制备方法。

背景技术

生物质发电是利用生物质材料所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种。其中，利用秸秆、农林废弃物等生物质材料直接作为燃料进行燃烧，用于发电或者热电联产，是生物质发电的主要方式。近年来，我国生物质发电发展迅速，总发电量超过1800万千瓦时，每年可消耗约7亿吨的各类生物质材料。但是，与此同时生物质发电在燃烧后产生大量的灰渣类剩余物(生物质发电剩余物)，每年的排放量超过了6000万吨，现已经形成巨大堆存，不仅占用大量土地，而且存在对电厂及周边环境造成大气、水体等环境污染的风险，一定程度上制约了生物质发电的发展。经过高温灼烧的生物质发电剩余物，其成分主要为SiO₂、A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃、CaO等无机化合物，具有呈碱性、无水化活性、遇水后完全失去强度等特点，无法作为道路路基填筑材料使用。

粉煤灰是燃煤电厂烟气中附带排除的细小固体颗粒，据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰，成为我国主要的工业固体废弃物。

与此同时，道路工程建设中路基填筑对土、石等自然填筑材料的需求巨大，传统取土筑路模式对自然资源与环境破环非常严重。随着我国新基建的发展，生态与环境保护意识的逐渐提高，工程建设填筑材料紧缺的现象也已经十分严峻。

发明内容

本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种以生物质发电剩余物和天然黏质土为主体材料的轻质路基填筑材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻质路基填筑材料，包括生物质发电剩余物、天然黏质土、灰钙粉、粉煤灰、活性剂和胶结剂，各原料的重量配比为：

作为优选，各原材料的重量配比为：

在生物质发电剩余物中掺加一定质量的天然黏质土，可以优化剩余物的颗粒级配、增加黏性颗粒含量，通过物理方式提高生物质发电剩余物的粘聚力和强度。所述灰钙粉比表面积大，一方面可以为活性剂和胶结剂的预混提供良好的分散载体，另一方面在加入生物质发电剩余物后，电离产生大量Ca²⁺，在活性剂的碱性激发与同离子效应共同作用下，促进硅酸钙的溶出，加速硅酸三钙的水化，使结晶不断填充内部毛细孔，从而使结构更加密实、强度得到增长。除此之外，生物质发电剩余物中的SiO₂、Al₂O₃成分与灰钙粉中Ca(OH)₂能够发生火山灰反应形成C-S-H凝胶体，在颗粒界面形成稳定结构，从宏观上提高混合材料的整体强度。所述粉煤灰中的铝硅酸盐类玻璃体活性成分在Ca(OH)₂存在的条件下能够发生二次水化反应，进而形成稳定的胶凝化合物，使结构抗渗性能得到提高。所述胶结剂含有亲水性基团和高分子结构，溶于水后不仅具有良好的分散、乳化作用，而且与金属阳离子之间具有很强的结合能力。按一定比例掺入后能够与生物质发电剩余物中的K⁺、Ca²⁺等金属阳离子发生有效结合，并伴随水化产物生成过程共同作用形成稳定的空间网络胶凝体，对整体结构的强度、水稳定性和抗冻性作用明显。

作为优选，所述生物质发电剩余物的含水量不大于40％，颗粒最大粒径不大于5mm。

作为优选，所述天然黏质土的液限不大于50％，塑性指数不小于17。