[发明专利]基于矿渣-粉煤灰基地聚物的风积沙路基材料及制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料制备技术领域，尤其涉及一种基于矿渣‑粉煤灰基地聚物的风积沙路基材料及制备方法，所述路基材料由风积沙、碎石、胶凝材料和水组成，其中，所述路基材料中各组成成分的配比按质量份数设置为：胶凝材料5~8份，风积沙55份，碎石37份，水4~6份，所述胶凝材料由矿渣、粉煤灰、水和碱激发剂组成，所述碱激发剂由第一碱激发物质和第二碱激发物质组成，其中，所述第一碱激发物质为水玻璃和无水硅酸钠中的任一种，所述第二碱激发物质为氢氧化钠和生石灰中的任一种。本发明能够充分利用沙漠地区自然资源，解决了沙漠地区筑路材料匮乏的问题，提供了一种适用于沙漠地区的绿色筑路材料方案。

技术领域

本发明涉及建筑材料制备技术领域，尤其涉及一种基于矿渣-粉煤灰基地聚物的风积沙路基材料及制备方法。

背景技术

沙漠地区特殊的地理位置决定了公路交通这种运输形式在其综合运输体系中的主导地位。沙漠地区筑路条件特殊，给公路建设带来了巨大的阻力。当地材料以风积沙为主，基础材料单一，且工程性质差。若考虑外运材料，则运距至少几十到数百公里以上，造价昂贵。目前，世界上沙漠地区正在发展的许多交通基础设施的巨大增长使得有必要考虑风积沙的建材化利用。

风积沙是一种非常特殊的材料，其粒径分布非常均匀，平均粒径很细，颗粒形状呈圆形，因此级配较差。风积沙松散无粘性，具有明显的非塑性性质，成型比较困难，而且成型后的抗剪性能也较差，在外力作用下极易松散和发生位移，因此，风积沙作为一种宝贵的可用自然资源，只要改进其处理方式，就可以用于工程建设。

普通硅酸盐水泥（OPC）是土木工程基础设施中应用最广泛的胶凝材料。然而，OPC的生产会排放大量的温室气体，特别是二氧化碳到大气中，而地聚物是一种富含SiO2和Al2O3的新型绿色胶结剂，与碱激发剂混合而成的无机铝硅酸盐材料。常用的地聚合碱激发剂有碱金属和碱土金属化合物。一般来说，最有效的碱激发剂是氢氧化钠（NaOH）和硅酸钠（Na2SiO3）的混合物，它能提高强度和提升其他工程性能。地聚物被众多学者认为是OPC的替代材料，将地聚物固化的基层材料与水泥固化基层材料比较，发现其不仅能满足工程规范要求，而且很大程度上降低了碳排放。

中国专利公开号：CN107032706B公开了一种采用风积沙为原料的路基材料成型方法，具体包括以下步骤：制砖粉；将砖粉、Ⅱ级粉煤灰、P.O42.5水泥依次加到风积沙中，在搅拌机内充分搅拌，得干粉混合料；将所得的干粉混合料内加水，并在搅拌机内充分搅拌，得混合浆料；将所得混合浆料铺设在路面上，然后用光轮压路机进行初压，随后对路面进行正常碾压，直至测得碾压后的路基材料的压实度≥97％为止，最后再对路面进行养护，即得成型后的路基材料。由此可见，所述技术方案中，采用水泥作为主要的胶凝材料，无法避免的会产生较多温室气体，同时，技术方案中干料的合成级配没有做进一步的优化分析，采用该技术方案制备的路基材料其抗压强度可能存在较大范围的波动。

发明内容

为此，本发明提供一种基于矿渣-粉煤灰基地聚物的风积沙路基材料及制备方法，用以克服现有技术中采用水泥作为胶凝材料存在的水泥生产中温室气体过度排放的问题，同时能够利用火力发电厂和炼铁生产中产生的工业废料，促进了多个行业的绿色生产。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于矿渣-粉煤灰基地聚物的风积沙路基材料，所述路基材料由风积沙、碎石、胶凝材料和水组成。

进一步地，所述路基材料中各组成成分的配比按质量份数设置为：胶凝材料5~8份，风积沙55份，碎石37份，水4~6份。

进一步地，所述路基材料中各组成成分的配比按质量份数设置为：胶凝材料8份，风积沙55份，碎石37份，水4.5~5.5份。

进一步地，所述胶凝材料由矿渣、粉煤灰、水和碱激发剂组成。

进一步地，所述碱激发剂由第一碱激发物质和第二碱激发物质组成，其中，所述第一碱激发物质为水玻璃和无水硅酸钠中的任一种，所述第二碱激发物质为氢氧化钠和生石灰中的任一种。