通过将渣土与钢渣复合制备的道路铺筑材料及其方法

通过将渣土与钢渣复合制备的道路铺筑材料及其方法
【专利摘要】公开了通过将渣土与钢渣复合制备的道路铺筑材料及其方法，基于该道路铺筑材料的总重量计，所述道路铺筑材料包含1-15重量％由钢渣制得的具有活性的微粉、40-70重量％的渣土、15-30重量％的钢渣和0.02-0.06重量％的激发剂。本发明的道路铺筑材料在满足道路指标要求的同时，使渣土和钢渣均得到充分利用。
【专利说明】通过将渣土与钢渣复合制备的道路铺筑材料及其方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通过将渣土与钢渣复合制备的道路铺筑材料及其方法。

【背景技术】
[0002] 目前，随着经济的发展和城镇化建设的进行，旧城改造、道路（地铁）建设、基坑开 挖等每年产生的渣土数量非常巨大，且不易降解。往往一个城市的老旧城区改造、地铁开挖 等产生的渣土可达到2500万立方米。我国城市中旧城区的改造整治产生大量建筑渣土，有 资料表明，拆除Im 2建筑物产生0. 5-lm3建筑渣土，每1万m2建筑施工过程会产生500-600t 建筑渣土。然而，大部分建筑垃圾未经任何处理，就被运往郊外或城市周边进行简单填埋或 露天堆存，对环境保护造成了极大的不利影响。
[0003] 目前，我国包括渣土在内的建筑垃圾90%以上被非法处理，资源化利用率不到 5%。建筑垃圾采用堆放和填埋的处理方式对环境产生了很大有害影响。
[0004] 与其它城市垃圾相比，渣土具有低毒、无害、可资源化利用等特点，随着城市建设 的迅猛发展，天然材料将日益枯竭，如果将渣土通过一定的技术进行有效再生利用，不仅可 以解决这个矛盾，还能消除垃圾对环境的危害，实现经济的可持续发展。中国对渣土循环利 用的研究比较晚，目前虽取得了一定初步研究成果，但仍缺乏较系统的研究，缺少完善的再 生技术的标准和规程。在中国，建设各种道路需要大量的材料，如果能够将渣土用于道路工 程中，则将会产生极大的经济价值。
[0005] 然而，现行技术标准和规范中缺少建筑渣土作为筑路填料相关方面的内容，在城 市道路建设中建筑渣土利用无标准和规范可遵循，如何利用城市建筑渣土达到较好的工程 效果仍需要深入细致的研究。另外，道路铺筑材料日益严格的标准要求等因素，使得渣土在 道路铺筑材料中的应用受到诸多限制，例如渣土利用率不高，道路铺筑材料中渣土所占的 比例偏小。
[0006] 钢渣是在炼钢过程中，由金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉 衬和补炉材料、金属炉料带人的杂质如泥砂和特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、萤 石、铁矿石、硅石等所形成的废物，其中造渣材料是钢渣的主要来源。依炼钢工艺技术和设 备的不同，钢渣的产生率有所不同，一般约为粗钢产量的15%?20%。
[0007] 将钢渣作为废物遗弃，不仅占用大量的土地资源，还对环境造成了污染。为了适应 钢铁工业的快速发展，近年来，各产钢国都已经将如何利用钢渣的问题提到了重要日程上 来，并已经取得了一些成果，。到目前为止，钢渣综合利用主要涉及以下领域：返回冶金再 用，作水泥，作筑路工程材料，作农肥和酸性土壤改良剂，用于废水处理等，在用于道路铺筑 中的研究较少。
[0008] CN101343852A公开了一种利用废钢渣填筑公路路基的方法，其步骤是：（1)采用 废钢渣填筑路基；（2)需控制钢渣填筑路基的填筑速率，保证路基的稳定性；（3)钢渣填筑 路堤应采用振动压路机分层碾压，碾压时钢渣应处于最佳含水量范围内，采用试验路段试 验的方法确定合适的碾压机具，采用最大干密度和最佳含水量作为钢渣填筑路基的压实度 计算标准；(4)钢渣路堤的横断面设计，包括路堤高度、路堤边坡坡率、填筑层厚，顶封层、 底封层、夹层，护坡及排水系统。本发明方法易行，操作方便，减少了钢渣的堆放场地和环境 污染，变废为宝，促进了环境保护，解决了公路工程填料不足问题，成本低，其填筑出的路基 的质量可以满足1?等级公路路基的施工要求。
[0009] CN101386504A公开了一种余泥渣土提炼工艺，其包括以下步骤：收集余泥渣土； 从余泥渣土中分拣出所需要的建筑原料及可再生原料；在密闭的锅炉内燃烧分拣出的建筑 原料，并利用燃烧气体发电；粉碎燃烧产物，形成颗粒或粉末；将粉碎形成的颗粒或粉末与 水泥按照预定配比进行混合，然后将混合物制成所需的制品。本发明还提供经过上述提炼 后的余泥渣土与水泥混合制品。该余泥渣土提炼工艺充分利用废弃的余泥渣土，解决城市 建设过程中日益增多的余泥渣土，并将其变废为宝，回收利用制成环保型水泥制品。
[0010] CN103769312A公开了一种泥水盾构渣土处理回收利用的施工方法，其特征在于： 其包括以下步骤，1)、循环泥浆由泵送入预筛器上的进浆槽，经过预筛器的两层粗筛振动筛 选后，将粒径在2mm以上的渣料分离出来；2)、筛余的泥浆进入预筛下面的储浆槽，由一级 泵送至一级旋流器组，泥浆经一级旋流器组中的一级除砂单元净化处理后清除绝大部分 74 以上的砂质颗粒，一级处理后的浆液进入一级溢流排浆泥浆箱；3)、二级泵把一级溢 流排浆泥浆里的浆液送至二级旋流器组，二级旋流器组中的二级旋流除泥器可清除泥浆中 20 y m以上的泥质颗粒，二级处理后的浆液进入二级溢流排浆泥浆箱；4)、一级旋流器组和 二级旋流器组共用同一个脱水筛进行脱水处理；5)、二级处理后的浆液进入泥浆池，经调配 后泵送回井下，进入盾构环流系统重复使用。
[0011] CN101239804A公开了一种采用建筑垃圾制造建材的方法，其对城市建筑材料依次 进行分拣、磁选、一次破碎和重力分选，将建筑垃圾分离为重物料、轻物料和矿物物料，并将 所述的矿物物料经过二次破碎后用于制造建筑材料，所述建筑材料的原料包括：纤维物料 5-10份、矿物物料40-60份、低水水泥20-30份和其他物料0-30份，所述建筑材料的生产 过程为将纤维物料、矿物物料和其他物料混合均匀，再加入低水水泥混合均匀，加水搅拌成 浆，置入模具中振动成型或加压成型，自然养护后形成建筑用板材产品。在该专利文献中， 仅仅利用了建筑垃圾中的矿物物料，建筑垃圾总体利用率低，获得矿物物料的步骤繁琐，并 且在建筑材料中矿物物料的比例不高，更为重要的时，该建筑垃圾是用于制备板材产品，而 不是用于制备对强度、耐水性要求较高的道路铺筑材料。
[0012] W02006033561A1公开了一种分离建筑废弃物的方法。在所述方法中，将粉碎成 预定尺寸的建筑废弃物加入到沉淀槽的液体中，并根据比重在槽中将其分离成各种组分， 其中，所述液体具有比回收组分的比重低但比剩余组分的比重高的参考比重，从而仅使要 回收的组分通过沉淀到所述沉淀槽的底部而进行分离。根据所述方法，可以容易地将包含 在建筑废弃物中的其它杂质与优质的可重复利用的混凝料分离。具体地，对分离液体的参 考比重进行适当的调整，从而甚至可以容易地将比水重的各种杂质（瓦片、红砖、浙青混凝 土、水泥浆块等）与可重复利用的混凝料分离。该文献主要关注的是建筑垃圾的分选。
[0013] JP2006257681A公开了一种利用建筑垃圾制造矿物材料的方法，该方法能够有效 减少建筑垃圾在高温处理时产生的挥发性有机化合物的挥发，其通过将贝壳燃烧并粉碎产 生的多孔性贝壳碎料与所述材料接触来吸附建筑垃圾高温处理时产生的挥发性有机化合 物，从而使建筑垃圾的再利用更加绿色和安全。该方法成本比较高。
[0014] KR100938212B1公开了一种用于筑路的组合物，该组合物包含20-40重量％树脂、 22-27重量％环保集料、22-27重量％再循环碎片材料、13-18重量填料、1. 5-5重量颜料和 和1. 5-3重量％常见添加剂。该组合物成本含有大量树脂，成本比较高且不耐老化，另外由 于缺少水泥组分，至少强度严重不足。
[0015] 非专利文献"建筑垃圾模压制品力学性能的研究"，陈日高等，混凝土，2011年第8 期（总第262期），125-127,以成型压力、建筑垃圾掺入量、粉煤灰取代水泥量为主要影响因 素，对建筑垃圾模压制品（MPBW)的力学性能进行深入研究，试验表明：以废弃混凝土加工 处理成细集料，加入水泥为胶凝材料模压制成的建材制品具有良好的力学性能，通过控制 成型压力、改变建筑垃圾掺入量或粉煤灰取代水泥量，利用建筑垃圾可以生产出具有良好 力学性能的板材、块材、构件等建材制品。该文献主要针对的是成型制品，并且垃圾原料掺 入比例较低。
[0016] 非专利文献"建筑垃圾再生微粉利用的试验研究"，马纯滔等，宁夏工程技术，第8 卷第1期，2009年3月公开了建筑垃圾再生微粉的制造和使用方法，其中再生微粉的原料是 在混凝土再生骨料破碎、筛分等过程中，不可避免地会产生占再生骨料质量10%左右、粒径 < 0. 16mm的细粉料，研磨获得微粉的最大比表面积仅为735. 4m2/kg。
[0017] 需要一种将渣土和钢渣复合制备的道路铺筑材料，其可以用在道路铺筑的道路底 基层、基材和/或水稳层中，使得渣土和钢渣能够得到有效利用并且该道路铺筑材料的性 能能够达到道路铺筑的要求。


【发明内容】

[0018] 为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明人经过深入研究，提出了一种新的 解决方案，选择将渣土和钢渣复合来制备道路铺筑材料，能够使渣土和钢渣相互补充，协同 发挥作用，使得它们既能够得到综合利用，还能够使制备的道路铺筑材料性能完全可达标。 本发明提供了如下技术方案：
[0019] 在一方面，提供了一种道路铺筑材料，基于该道路铺筑材料的总重量计，其包含 1-15重量％由钢渣制得的具有活性的微粉、40-70重量％的渣土、15-30重量％的钢渣和 0.02-0. 06重量％的激发剂。
[0020] 所述由钢渣制得的具有活性的微粉的含量优选为2-15重量％，更优选为5-10重 量％。
[0021] 所述渔土的含量优选为35-60重量％，更优选40-50重量％。
[0022] 所述钢渔的含量优选为15-25重量％，更优选15-20重量％。
[0023] 所述激发剂的含量优选为0. 02-0. 06重量％，更优选为0. 03-0. 05重量％。
[0024] 渣土在建筑材料方面属于软质材料，建筑渣土在碾压过程中会发生比较严重的颗 粒破碎并产生细颗粒，从而影响道路的铺筑施工以及路基填料CBR值。相比而言，钢渣在碾 压过程中不易发生颗粒破碎，从而与渣土粗料给路基材料提供有力的强度支承，而建筑渣 土中的细料可以有效填充渣土粗料和钢渣中的孔隙，减小孔隙比，使得在碾压次数较少的 情况下也能够获得理想的整体强度与变形稳定性。本发明通过将渣土和钢渣有机组合，使 得既能够获得高抗剪切能力（抗剪切能力主要来自摩擦力，即颗粒之间的咬合力），同时还 不会使颗粒之间的咬合结构被破坏，从而不容易产生局部不均匀沉降。
[0025] 本发明的渣土优选为改性建筑渣土，所述改性方法可以包括以下步骤：
[0026] (1)将建筑渔土进行风干，然后粉碎，过6mm筛，收集粒径大于6mm且小于30mm的 建筑渔土作为粗料，粒径小于6mm的建筑渔土作为细料；
[0027] (2)将所述细料与石灰粉混合均匀，然后在自然条件下放置1-3天，制得第一混合 料，其中基于第一混合料的总重量计，石灰粉的含量为5-15重量％，并且其中，石灰粉的粒 径小于Imm ;
[0028] (3)将所述粗料与火山灰、粉煤灰和硫酸钙依次混合均匀，然后在自然条件下放置 3-5天，制得第二混合料，其中基于第二混合料的总重量计，火山灰的含量为1-5重量％，粉 煤灰的含量为5-10重量％，硫酸钙的含量为0.2-1. 0重量％，并且其中，火山灰的粒径小于 0? 50mm，粉煤灰的粒径小于Imm ;和
[0029] (4)将第一混合料和第二混合料混合均匀，第一混合料与第二混合料的重量比为 3 : 1至1.5 : 1，得到联合改性的建筑渣土。
[0030] 所述硫酸钙可以为市售硫酸钙粉末，其可以在没有进一步处理的情况下直接使 用。
[0031] 本发明人发现，在碱性条件下，渣土在or离子的强烈作用下克服了富钙相的分解 活化能，首先使Ca-o、Mg-O键断裂，使富钙相的堆聚结构解体，生成大量的活性单元，这些 活性单元是不稳定的新生态，既能相互链接，也能和溶液中的Ca 2+结合成新的CSH凝胶体， 富钙相被瓦解后，矿渣玻璃体的连续结构支离破碎，富硅相裸露出来，or离子作用下，富硅 相中Si-〇-Si、Si-O-AUAl-O-Al等键也发生断裂，玻璃体彻底瓦解。SiO 44'AlO45' Ca2+离 子进入溶液，重新组合，形成新的水化产物。
[0032] 此外，火山灰和粉煤灰是一类高硅、高铝、低钙的玻璃体，聚合度大，网络严密，要 充分激发其活性，必须破坏其Si-0、Al-O键，Si-O键的断裂主要受碱度的影响，Al-O键的 断裂除了受or离子的影响外，还与SO广有关，因此在本发明中选择硫酸钙可以同时激发火 山灰、粉煤灰以及渣土。硫酸钙可以来自于火力发电厂石膏法废气处理后产生的硫酸钙废 弃物，易于获得且价格便宜。
[0033] 所述道路铺筑材料优选不包含水泥、浙青或水泥混凝土。
[0034] 所述具有活性的微粉可以通过将钢渣破碎、研磨获得。
[0035] 所述具有活性的微粉的比表面积可以为750-2200m2/kg，优选2000-2500m 2/kg。一 般钢渣的粒径为0.5-2. Omm，其比表面积很低，通常最多为10m2/kg，并且通常用作激发剂 的钢渣微粉的比表面积也在500m2/kg以下。本领域一般认为，当钢渣微粉的比表面积大 于500m 2/kg，其激发性能不再随之增加，相反可能由于太细而易于在混合料中发生团聚，然 而，本发明人出人意料地发现，在基于钢渣与渣土组合的道路铺筑材料中，钢渣微粉的比表 面积在上述范围时，其激发性能越强，并且由于钢渣与渣土的良好分散性，例如钢渣对钢渣 微粉具有特别好的分散作用，钢渣微粉不会发生聚集。
[0036] 优选地，所述渣土可以直接使用建筑物或构筑物在拆除、改建和/或扩建过程中 产生的渣土经粉碎获得的物料，例如废混凝土；或者建筑物施工开挖和/或地铁施工开挖 产生的土类渣土。也可以使用所述渣土经改性后得到的改性渣土。
[0037] 优选地，所述渣土可以通过包括以下步骤的方法制得：
[0038] (1)使用破碎设备，将建筑物或构筑物的拆除、改建和/或扩建中产生的废混凝土 破碎，然后筛分，收集粒径在2-20mm范围内的粉碎颗粒，和粒径小于2mm的粉碎颗粒；
[0039] (2)获取建筑物施工开挖和/或地铁施工开挖产生的土类渣土，将该土类渣土与 步骤（1)获得的粒径小于2mm的粉碎颗粒和氧化钙混合均匀，并且在常温下静置3天以上， 优选3-10天，所述土类渣土与步骤（1)获得的粒径小于2_的粉碎颗粒以及氧化钙三者的 重量比为1000 : (10?5) : (1?0. 2)，得到改性土类渣土；和
[0040] (3)将步骤（1)收集的粒径在2_20mm范围内的粉碎颗粒与步骤（2)制得的改性土 类渣土以（90-100) : (5-10)的重量比混合均匀，制得用于道路铺筑材料的渣土。
[0041] 通过该方法获得的渣土更能够与微粉和激发剂发挥有利协同作用，进一步提高道 路铺筑材料的强度和硬度。
[0042] 优选地，所述钢渣为如下级配的钢渣：粒径为0-0. 5_的钢渣：粒径为0. 5-2. 0_ 的钢渣：粒径为2. 0-5. Omm的钢渣的重量比为（1?2) : (2?3) : (5?7)。本发明人发 现，本发明通过三级级配，相比于非级配钢渣或者简单级配的钢渣（如两级级配），可以显 著提高道路的强度和CBR值，级配钢渣经压实成型后，具有较强的强度，并且由于活性微粉 和渣土的胶结作用，克服了常规钢渣强度和值较低的缺陷，使得可良好地应用于路床材料， 并且通过本发明的级配方法，级配钢渣的膨胀率非常小，有利于工程应用，并且由于路床级 配钢渣中合理孔隙的存在，钢渣的膨胀性会相对的挤实路床，应用时可以适当放宽限制，这 样的级配方法在本领域中没有记载，也没有相应的技术教导，同时这些效果是本领域技术 人员所预料不到的。
[0043] 应指出的是，在现有的以建筑垃圾为原料的再生微粉制备中，其采用的原料基本 上均是废混凝土制备骨料中产生的细颗粒物质，并且制备的微粉难以获得较大的比表面 积。更需要指出的是，在现有的以建筑垃圾为原料的再生微粉制备中，为了使制得的建筑或 道路铺筑材料满足要求，仅仅用再生微粉替代混凝土材料中部分水泥，而不能完全替代水 泥。
[0044] 本发明人出人意料的发现，通过将钢渣进行破碎、研磨，可以获得高表面积的性能 非常优异的微粉，其在被本发明的激发剂激发后在某些性能方面超过了水泥，使得能够完 全替代道路铺筑材料中通常所用的水泥，且同时能够达到道路铺筑所要求的性能指标。推 测其原因，可能是因为建筑垃圾中的混凝土与钢渣相比，吸水性较大、强度较低、脆性较大， 这些特点导致由再生废混凝土制备的微粉难以完全替代道路铺筑材料中的水泥。相比之 下，砖粉用作道路铺筑材料在反应时，化学组成中的SiO 2和Al2O3等活性组分与激发剂中的 组分例如氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等产物，从而形成水 泥石强度。
[0045] 本发明人还发现，具有活性的微粉的比表面积只有在750-2200m2/kg的范围内才 能够有效发挥水泥的替代作用，使道路铺筑材料获得所需的抗压强度。当微粉的比表面积 小于750m2/kg时，则该微粉的潜在活性不够，例如使道路的抗压强度、抗裂性能不足。而当 比表面积大于2200m 2/kg时，则性能提高不再显著并且制备成本增加。相比之下，当使用废 弃混凝土进行微粉的研磨时，由于其吸水性大，易于导致潮湿，并且由于成分复杂，包含一 定比例难以研磨的砂粒，即使通过研磨也难以获得500m 2/kg以上的比表面积，再加之所述 吸水性大、强度低等特点，导致在道路铺筑材料中仅仅能够替代有限部分的水泥。本发明中 钢渣的研磨可以在研磨介质存在下进行，所述研磨介质优选为硅酸锆球和的钇稳定氧化锆 球的混合介质。
[0046] 在本发明的道路铺筑材料中，激发剂可以为复合生物激发剂，也可以为碱类激发 剂和/或盐类激发剂。
[0047] 所述复合生物激发剂可以为TerraZyme酶、P -葡糖苷酶和磷酸酶以（10? 15) : (1?2) : (2?3)重量比的混合物。
[0048] 通过该3种酶的组合，可以使其发现相互促进作用。当使用所述复合生物激发剂 的道路铺筑材料用作基层材料时，能够显著无侧限抗压强度、抗弯拉性能、抗压及抗弯拉模 量，尤其能够使无侧限抗压强度相对于所述不添加所述复合生物激发剂的道路铺筑材料， 能够提高至少约15%。
[0049] 在本发明的道路铺筑材料中，激发剂还可以为碱类激发剂和/或盐类激发剂，优 选为碱类激发剂和盐类激发剂的组合，即复合激发剂。碱激发主要是增加浆体的or浓 度.提高液相碱度，使液相的pH值保持大约12左右，有利于钙矾石的形成和C 3S、C2S水化 速度的提高，从而激发了道路铺筑材料中微粉的活性。当pH值提高时，液相中氢离子浓度 降低，平衡向生成硅酸要离子的方向移动，从而使稳定矿尾砂中早期火山灰系列水化产物 的生成量增加，强度相应提高。
[0050] 本发明人还发现，通过单一的碱激发剂有时难以使道路铺筑材料达到所需要求， 激发剂与其它材料的匹配性较差，且道路铺筑材料的稳定性不理想。本发明人经过大量研 究和试验，寻求复合激发剂与所述微粉和渣土类原料的最佳匹配关系，最终发现通常还优 选加入一定量的盐类激发剂。
[0051] 所述复合激发剂为碱类激发剂A和盐类激发剂B的组合物，激发剂A与B的重量 比为2 : 1-6 : 1;碱类激发剂A为基于碱类激发剂A的总重量计20-30重量％ Ca(0H)2、 10-20重量％ Na0H、20-40重量％ Na2CO3和20-30重量％ Na2SiO3，9H20的混合物；盐类激发 剂B为基于盐类激发剂B的总重量计20-40重量％ Na2S04、20-30重量％ CaSO4，2H20、10-20 重量％ CaCl2和20-30重量％ Ca2SO4的混合物。
[0052] 该道路铺筑材料还可以包含1-5重量％来自建筑垃圾的改性和增强的木材纤维 材料，其中所述改性和增强的木材纤维材料通过如下方法制得：
[0053] (1)将建筑垃圾中的废木材短切成最大直径为〇? 5_2cm的片段材料；
[0054] (2)将短切的片段材料置于搅拌罐内，加入表面改性剂的水溶液，搅匀，片段材料 与表面改性剂的质量比为200 : 1-500 : 1，所述表面改性剂为聚乙烯聚吡咯烷酮，溶液中 聚乙烯聚吡咯烷酮的浓度为20-30重量％ ;
[0055] (3)向表面改性后的片段材料中加入聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，混合均 匀，使片段材料的表面附着聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，所述片段材料与聚乙烯、 聚丙烯或其混合物的质量比为10 : 1-100 : 1 ;
[0056] (4)将步骤（3)得到的混合料在110°C _220 °C，优选120°C _180°C，更优选 130-170°C的条件下热处理30-60分钟，冷却至室温后得到改性和增强的木材纤维材料。
[0057] 所述木材片段材料与聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物的合适质量比，使得在 热处理后，热熔的聚乙烯和/或聚丙烯恰好能够基本上完全包覆木材片段的表面，如果所 述聚合物材料用量较少，则不能够完全覆盖木材片段的表面，使木材片段材料在作为路基 材料使用过程中易于降解例如腐烂，而如果所述聚合物材料用量过大，则在成本方面不是 有效的，并且使木材本身的性能例如韧性和一定强度难以发挥出来。
[0058] 如前文所述，在目前的建筑垃圾回收利用中，建筑垃圾中的废旧木材没有得到有 效利用，例如装修垃圾中包含相当比例的木材类建筑垃圾，都没有得到充分利用，往往是被 焚烧掉，不仅没有有效利用其价值，还造成严重环境污染。针对该问题，本发明人经过研究 发现，通过按照上述方法对木材进行改性和增强，可以特别有利地将其用作道路的水稳层、 基层等中。以前的普遍认识是，木材易于腐烂，特别是在有水存在着的环境中，难以用在道 路铺筑材料中，更难以用在水稳层中。在本发明中，通过对其进行改性和增强处理，使其具 有足够的耐水性，同时即使其在道路铺筑中用在水稳层、基层等中，也不会由于光的作用而 导致改性材料老化。
[0059] 所述聚乙烯、聚丙烯或其混合物优选来自垃圾中的废塑料。优选聚乙烯，更优选 线性低密度聚乙烯（LLDPE)。本领域已知，垃圾例如建筑垃圾中的废塑料（如各种废塑料 瓶）主要是线性低密度聚乙烯（LLDPE)，其具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒、化学稳 定性好等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并且可耐酸、碱、有机溶 剂等。本发明人经过深入研究发现，所述这些性能与路基材料中所要求的材料性能非常吻 合，因此优选使用来自垃圾中的废塑料的聚乙烯对木材纤维材料进行增强。通过本发明方 法获得的木材纤维材料不仅进一步增强了木材纤维本身的韧性，还提供了高强度、高刚性、 高耐热、高耐寒、高化学稳定性这样的所需性能。将建筑垃圾中的聚乙烯材质的废塑料粉碎 成粉末即可用在所述方法中。
[0060] 与此形成鲜明对比的是，一直以来，即使对废木材进行再利用，也通常是对木材进 行防腐处理，然而这需要使用防腐剂，防腐剂通常是铬酸盐、硼酸盐、砷酸铜等盐，如果用在 道路铺筑材料的，会造成非常严重的环境污染，例如土壤污染。
[0061] 此外，在本发明的木材纤维改性过程中，针对木材的表面物理和化学结构，从大量 其它领域中使用的界面增容剂中筛选出聚乙烯聚吡咯烷酮作为界面增容剂，聚乙烯聚吡咯 烷酮具有极性的侧基和疏水的主链，可以分别与木材和聚乙烯（或聚丙烯）接触，起到降低 界面张力的增容作用，这种高分子增容剂的使用，避免了增容剂在使用过程中的迁移，有利 于发挥出稳定的增容效果，同时有利于确保复合材料的性能稳定性。将聚乙烯聚吡咯烷酮 配制成溶液，优选含水溶液使用，方法简便，不使用有机溶剂，进而还具有很好的环保性。
[0062] 本发明还涉及上述道路铺筑材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0063] 将1-15重量％由钢渣制得的具有活性的微粉、40-70重量％的渣土、15-30重量％ 的钢渣和0. 02-0. 06重量％的激发剂、以及可选的1-5重量％来自建筑垃圾的改性和增强 的木材纤维材料和可选的〇. 01-2重量％的外加剂混合均匀,其混合顺序如下：
[0064] (1)将1-15重量％由钢渣制得的具有活性的微粉、15-30重量％的钢渣和 0. 02-0. 06重量％的激发剂混合，充分搅拌至均匀；
[0065] (2)任选将步骤（1)得到的混合物与可选的1-5重量％来自建筑垃圾的改性和增 强的木材纤维材料和0. 01-2重量％的外加剂混合；和
[0066] (3)将步骤⑵得到的混合物与40-70重量％的渣土混合，充分搅拌至均匀。 [0067] 本发明人发现，与现有技术中常见的将所有原料同时加入并混合的方法相比，在 本发明的方法中激发剂更能够激发微粉和渣土的活性，其原因主要在于，如果在初始混合 步骤中将比例非常低的激发剂与比例非常大的渣土材料混合，则容易被渣土材料包裹，从 而使其难以和微粉材料接触；另外，钢渣一般粒度较细且粘附性小，因此可以在初始步骤中 与活性微粉和激发剂混合。
[0068] 在一个优选实施方案中，建筑垃圾分拣步骤过程中分拣出的木材可以作为改性和 增强的木材纤维材料的原料，由所述木材制备改性和增强的木材纤维材料的方法包括以下 步骤：
[0069] (1)将建筑垃圾中的废木材短切成最大直径为0? 5_2cm的片段材料；
[0070] (2)将短切的片段材料置于搅拌罐内，加入表面改性剂的水溶液，搅匀，片段材料 与表面改性剂的质量比为200 : 1-500 : 1，所述表面改性剂为聚乙烯聚吡咯烷酮，溶液中 聚乙烯聚吡咯烷酮的浓度为20-30重量％ ;
[0071] (3)向表面改性后的片段材料中加入聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，混合均 匀，使片段材料的表面附着聚乙烯粉末、聚丙烯粉末或其混合物，所述片段材料与聚乙烯、 聚丙烯或其混合物的质量比为10 : 1-100 : 1 ;
[0072] (4)将步骤（3)得到的混合料在110°C _220 °C，优选120°C _180°C，更优选 130-170°C的条件下热处理30-60分钟，冷却至室温后得到改性和增强的木材纤维材料。
[0073] 当然，本领域技术人员可以意识到的是，如果建筑垃圾中的木材、废塑料得到的聚 乙烯粉末的量不能够满足配料的需求，也任选可以从其它废物处理领域获取。
[0074] 在另一个优选实施方案中，本发明的道路铺筑材料中还可以包含0. 01-5重量％， 优选0. 05-2重量％的混凝土外加剂。
[0075] 本发明的混凝土外加剂优选包含或者是通过使如下单体（I)和单体（II)共聚获 得的共聚物：
[0076] (I)
[0077]

【权利要求】
1. 一种道路铺筑材料，基于该道路铺筑材料的总重量计，其包含1-15重量％由钢渣制 得的具有活性的微粉、40-70重量％的渣土、15-30重量％的钢渣和0. 02-0. 06重量％的激 发剂。
2. 根据权利要求1或2所述的道路铺筑材料，其中该道路铺筑材料不包含水泥、浙青或 水泥混凝土。
3. 根据权利要求1或2所述的道路铺筑材料，其中所述具有活性的微粉通过将钢渣研 磨获得。
4. 根据权利要求3所述的道路铺筑材料，其中所述具有活性的微粉的比表面积为 750-2200m2/kg。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的道路铺筑材料，其中所述激发剂为复合生物激发 剂。
【文档编号】E01C7/36GK104278609SQ201410354521
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】韩先福, 贺伟力, 程东惠, 王迎迎, 邓兆生 申请人:北京奥润开元环保科技研究院有限公司