一種將損壞的水泥混凝土路面再生形成道路基層的方法與流程
2023-10-09 17:56:24 5
本發明涉及再生路面施工的技術領域，尤其是一種將損壞的水泥混凝土路面再生形成道路基層的方法。
背景技術：
隨著我國道路建設的高速發展，我國早期修建的水泥混凝土路面中已有一定比例需要進行不同程度的維修養護，部分路段因為受損嚴重而需要進行大修或重建。目前通行做法是將已損壞的路面清除掉，對路面基層進行修補之後再重新鋪裝路面，而拆除下來的廢棄混凝土往往作為垃圾被直接丟棄。水泥混凝土路面設計使用年限通常不超過15年，據調查每百公裡的水泥混凝土路面，在建成通車10年內，累計有2％的水泥混凝土面板被更換，水泥混凝土面板的設計厚度通常為24cm，由此將產生約10800m3的廢棄混凝土。隨著水泥混凝土路面使用年限的增長，路面病害會不斷的惡化，因此將產生巨量的廢棄混凝土。將未經處理的廢棄混凝土直接堆放或者以填埋的方法進行處治，將佔用大量的土地資源，需要大量的處理資金，同時也會造成環境汙染、生態破壞。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種將損壞的水泥混凝土路面再生形成道路基層的方法，能夠解決損壞水泥混凝土路面產生的廢棄混凝土的處理問題，實現資源循環再生利用。
為解決上述技術問題，本發明提供一種將損壞的水泥混凝土路面再生形成道路基層的方法，包括如下步驟：
(1)利用損壞的水泥混凝土路面破碎後得到再生集料；
(2)對再生集料進行篩分得到廢棄混凝土粉體和再生粗細集料，並利用廢棄混凝土粉體製備膠凝材料；
(3)再將製得的膠凝材料和再生粗細集料結合製備再生混凝土，根據相關規範將所得再生混凝土用作該損壞水泥混凝土路面的基層。
優選的，膠凝材料的具體製備方法包括如下步驟：
(21)將naoh固體顆粒溶於純淨水中，攪拌至完全溶解，靜置冷卻至室溫；
(22)向冷卻的naoh溶液中加入水玻璃溶液，攪拌均勻；
(23)將步驟(22)得到的溶液緩緩加入到廢棄混凝土粉體與粉煤灰的混合物中，充分攪拌至均勻，保證矽、鋁、鈣充分溶解。
優選的，再生集料的級配具體為：再生集料的粒徑小於31.5mm的含量為100％；粒徑在19-31.5mm之間的含量為14％-32％；粒徑在9.5-19mm之間的為28％-30％；粒徑在4.75-9.5mm之間的含量為16％-26％；粒徑在2.36-4.75mm之間的含量為4％-6％；粒徑在0.6-2.36mm之間的含量為8％-13％；粒徑在0.075-0.6mm之間的含量為8％-12％；粒徑小於0.075mm的含量為0％-3％。
優選的，再生混凝土以再生粗細集料和製備的膠凝材料為主要成分，其中膠凝材料的質量為再生粗細集料質量的4％-6％。
優選的，膠凝材料中各組分的具體質量配合比為：廢棄混凝土粉體：粉煤灰＝2.5-5.0，(廢棄混凝土粉體+粉煤灰)：naoh溶液＝3.8-4.2，naoh溶液：水玻璃＝0.8-1.2，naoh溶液濃度為18mol/l，水玻璃模數為1.5-2.0。
優選的，膠凝材料中各組分的品質要求如下：粉煤灰：矽鋁質總量應大於75％且燒失量應小於8％；廢棄混凝土粉體：粒徑不大於0.075mm，矽鋁質總量應大於45％，燒失量不大於25％；水玻璃：固體總含量應大於35％；氫氧化鈉：naoh含量不低於98％。
本發明的有益效果為：解決由損壞水泥混凝土路面產生的廢棄混凝土的再生利用問題；減少天然石料及水泥的使用，減少環境汙染。
具體實施方式
一種將損壞的水泥混凝土路面再生形成道路基層的方法，包括如下步驟：
(1)利用損壞的水泥混凝土路面破碎後得到再生集料；
(2)對再生集料進行篩分得到廢棄混凝土粉體和再生粗細集料，並利用廢棄混凝土粉體製備膠凝材料；
(3)再將製得的膠凝材料和再生粗細集料結合製備再生混凝土，根據相關規範將所得再生混凝土用作該損壞水泥混凝土路面的基層。
膠凝材料的具體製備方法包括如下步驟：
(21)將naoh固體顆粒溶於純淨水中，攪拌至完全溶解，靜置冷卻至室溫；
(22)向冷卻的naoh溶液中加入水玻璃溶液，攪拌均勻；
(23)將步驟(22)得到的溶液緩緩加入到廢棄混凝土粉體與粉煤灰的混合物中，充分攪拌至均勻，保證矽、鋁、鈣充分溶解。
再生集料的級配具體為：再生集料的粒徑小於31.5mm的含量為100％；粒徑在19-31.5mm之間的含量為14％-32％；粒徑在9.5-19mm之間的為28％-30％；粒徑在4.75-9.5mm之間的含量為16％-26％；粒徑在2.36-4.75mm之間的含量為4％-6％；粒徑在0.6-2.36mm之間的含量為8％-13％；粒徑在0.075-0.6mm之間的含量為8％-12％；粒徑小於0.075mm的含量為0％-3％。
再生混凝土以再生粗細集料和製備的膠凝材料為主要成分，其中膠凝材料的質量為再生粗細集料質量的4％-6％。
膠凝材料中各組分的具體質量配合比為：廢棄混凝土粉體：粉煤灰＝2.5-5.0，(廢棄混凝土粉體+粉煤灰)：naoh溶液＝3.8-4.2，naoh溶液：水玻璃＝0.8-1.2，naoh溶液濃度為18mol/l，水玻璃模數為1.5-2.0。
膠凝材料中各組分的品質要求如下：粉煤灰：矽鋁質總量應大於75％且燒失量應小於8％；廢棄混凝土粉體：粒徑不大於0.075mm，矽鋁質總量應大於45％，燒失量不大於25％；水玻璃：固體總含量應大於35％；氫氧化鈉：naoh含量不低於98％。
本發明提出一種損壞水泥混凝土路面再生形成道路基層的方法。主要利用損壞的水泥混凝土路面破碎得到的廢棄混凝土製備膠凝材料和再生混凝土，並將其用作道路基層材料。膠凝材料和再生混凝土的具體製備方法如下：
(1)膠凝材料的製備
為提高廢棄混凝土的利用率，同時降低試驗成本，試驗採用由損壞的水泥混凝土路面得到的廢棄混凝土粉體與粉煤灰一起作為膠凝材料的基本組分，氫氧化鈉和水玻璃的混合溶液作為鹼激發劑來製備膠凝材料。
其中，對各組分材料的品質做如下要求：
粉煤灰：矽鋁質總量應大於75％且燒失量應小於8％；
廢棄混凝土粉體：粒徑不大於0.075mm，矽鋁質總量應大於45％，燒失量不大於25％；
水玻璃：固體總含量應大於35％，模數根據試驗條件調節；
氫氧化鈉：naoh含量不低於98％。
各組分具體配合比為：
廢棄混凝土粉體：粉煤灰的取值範圍在2.5-5.0之間，naoh溶液濃度為18mol/l，水玻璃模數在1.5-2.0之間。其中(廢棄混凝土粉體+粉煤灰)和naoh溶液的質量比取值範圍在3.8-4.2之間，naoh溶液和水玻璃的質量比在0.8-1.2之間。
膠凝材料漿體的製備步驟如下：
1)將naoh固體顆粒溶於純淨水中，攪拌至完全溶解，靜置冷卻至室溫。
2)向冷卻的naoh溶液中加入水玻璃溶液，攪拌均勻，靜置30分鐘。
3)將2)中溶液緩緩加入到廢棄混凝土粉體與粉煤灰的混合物中，充分攪拌至均勻，保證矽、鋁、鈣充分溶解。
(2)再生混凝土製備
再生混凝土的製備以再生集料和(1)中所製備的膠凝材料為主要成分，其中膠凝材料的比重在再生集料質量的4％-6％之間，再生集料的級配如表1所示：
表1再生混凝土基層集料級配
依照《公路路面基層施工技術規範》(jtj034-2004)進行再生混凝土的製備。
(3)現場施工
以損壞水泥混凝土路面所得的廢棄混凝土來製備膠凝材料及再生混凝土的過程均可在損壞水泥混凝土路面的現場進行操作，所得再生混凝土可直接用作該損壞水泥混凝土路面的基層。
實施例1：
以某損壞水泥混凝土路面產生的廢棄混凝土為原材料，通過篩分來獲取粗細集料和廢棄混凝土粉體，對廢棄混凝土粉體進行研磨篩分以獲取粒徑小於0.075mm的部分。以廢棄混凝土粉體和粉煤灰為主要原料，氫氧化鈉溶液和水玻璃作為鹼激發劑來製備地聚合物膠凝材料，各組分具體配合比為廢棄混凝土粉體：粉煤灰＝70：30、naoh溶液濃度＝18mol/l、水玻璃模數取1.5。
通過無側限抗壓強度得到該地聚合物膠凝材料的7天無側限抗壓強度高達41.5mpa。
表2半剛性基層集料級配
半剛性基層材料中地聚合物膠凝材料的摻量為5.5％，對試樣進行無側限抗壓強度、劈裂強度、無側限抗壓回彈模量、水穩定性試驗，試驗結果如下所示：
表3無側限抗壓強度試驗結果
路面基層的抗壓強度一般要求在3.0mpa左右。由上表可知，再生混凝土的7天、28天、90天無側限抗壓強度均高於3.0mpa，滿足規範要求。
表4劈裂強度試驗結果
對於路面基層，劈裂強度一般要求大於0.4mpa，由表可知再生混凝土的劈裂強度滿足規範要求。
表5無側限抗壓回彈模量試驗結果
相關規範表明水泥穩定碎石路面基層的回彈模量平均取值範圍一般在2150-3500mpa之間，由上表可知再生混凝土的回彈模量滿足規範要求。
表6水穩定性試驗結果
由上表可知，由損壞混凝土所得的再生集料製備的再生混凝土其水穩定性良好，滿足作為道路基層材料的要求。
實施例2：
以某損壞水泥混凝土路面產生的廢棄混凝土為原材料，通過篩分來獲取粗細集料和廢棄混凝土粉體，對廢棄混凝土粉體進行研磨篩分以獲取粒徑小於0.075mm的部分。以廢棄混凝土粉體和粉煤灰為主要原料，氫氧化鈉溶液和水玻璃作為鹼激發劑來製備地聚合物膠凝材料，配合比為廢棄混凝土粉體：粉煤灰＝60：40、naoh溶液濃度＝18mol/l、水玻璃模數取2.0。
通過無側限抗壓強度得到該地聚合物膠凝材料的7天無側限抗壓強度高達30.2mpa。
表7半剛性基層集料級配
半剛性基層材料中地聚合物膠凝材料的摻量為5.5％，對試樣進行無側限抗壓強度、劈裂強度、無側限抗壓回彈模量、水穩定性試驗，試驗結果如下所示：
表8無側限抗壓強度試驗結果
路面基層的抗壓強度一般要求在3.0mpa左右。由上表可知，再生混凝土的7天、28天、90天無側限抗壓強度均高於3.0mpa，滿足規範要求。
表9劈裂強度試驗結果
對於路面基層，劈裂強度一般要求大於0.4mpa，由表可知再生混凝土的劈裂強度滿足規範要求。
表10無側限抗壓回彈模量試驗結果
相關規範表明水泥穩定碎石路面基層的回彈模量平均取值範圍一般在2150-3500mpa之間，由上表可知再生混凝土的回彈模量滿足規範要求。
表11水穩定性試驗結果
由上表可知，由損壞混凝土所得的再生集料製備的再生混凝土其水穩定性良好，滿足作為道路基層材料的要求。
儘管本發明就優選實施方式進行了示意和描述，但本領域的技術人員應當理解，只要不超出本發明的權利要求所限定的範圍，可以對本發明進行各種變化和修改。