一种利用固废材料的市政道路修复方法
技术领域
本发明涉及道路修复领域，更具体地说，它涉及一种利用固废材料的市政道路修复方法。
背景技术
随着城市建设的快速发展，一些市政建设会落后于城市的发展，例如市政道路，市政道路往往会承载比预计承载量大的车辆，长此以往就会造成道路损坏，影响车辆的通行，这时候就需要对道路进行修复，常见的修复方法是将破损的道路挖走，再铺上新的路面材料。
公开号为CN109811629A的中国专利文献公开了一种旧水泥混凝土路面的修复改造方法，其步骤为切割扩缝、将缝槽内的混凝土块和杂物清除、往缝槽中填入橡胶条和碎石料以及补平裂缝，实现对路面的修复。
然而，上述方案将旧水泥混凝土路面中挖出的混凝土块废弃，这些废弃的混凝土块若不得到妥善的处理，就会成为城市垃圾，污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用固废材料的市政道路修复方法，其具有回收利用旧路面混凝土，环保节约的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种利用固废材料的市政道路修复方法，包括以下步骤：
S1.对受损的水泥混凝土路面周围进行切割，确定施工边界，开挖受损的路面并收集路面的混凝土废料，将混凝土废料进行破碎，筛分，得到混凝土骨料；
S2.将所述混凝土骨料加入到氯化镁溶液中，浸泡2～4h，取出烘干，得到回收骨料；
S3.将玻璃粉和填充料混合并进行第一次搅拌，搅拌时间1～2h，然后加入掺和料、回收骨料、天然骨料和水泥进行第二次搅拌，搅拌时间5～7min，再加入水进行第三次搅拌，搅拌时间2～3min，得到道路修补混凝土；
S4.在开挖后的路面浇筑所述道路修补混凝土，将所述道路修补混凝土铺平，完成对道路的修复。
通过采用上述技术方案，充分利用旧道路的混凝土材料，减小废弃混凝土对环境的污染，节约混凝土资源；由于混凝土骨料表面会残留有水泥砂浆层，影响混凝土骨料与新加的水泥的结合，因此将混凝土骨料浸泡于氯化镁溶液中，氯化镁可以促进水泥砂浆层内部继续进行水化作用，使原本内部结构疏松的水泥砂浆层变得密实，得到了强度更高的回收骨料，从而提高道路修补混凝土的强度；天然骨料可以对回收骨料的强度进行补充；玻璃粉的加入能够提高道路修补混凝土水化的效果，改善混凝土内的孔结构，进一步提高道路修补混凝土的强度和承载能力。
进一步地，所述道路修补混凝土的原料重量份为：
水泥，500～620份；
回收骨料，330～390份；
天然骨料，120～180份；
填充料，140～170份；
玻璃粉，75～81份；
粉煤灰，30～40份；
水，460～500份。
通过采用上述技术方案，在上述范围可以得到强度和承载力良好的道路修补混凝土。
进一步地，所述填充料为火山岩颗粒。
通过采用上述技术方案，火山岩颗粒自身可提高混凝土的结构强度，同时玻璃粉附着在火山岩颗粒上，因为火山岩颗粒与水泥的相容性较好，因此提高玻璃粉在道路修补混凝土中的分散性，从而进一步提高道路修补混凝土的强度，并且因为玻璃粉的分散性提高，使得道路修补混凝土的内部和外部的水化差距缩小，减小道路修补混凝土的变形，进而降低了道路修补混凝土的干缩率。
进一步地，S3步骤中，在所述玻璃粉与填充料进行第一次搅拌之前，还包括S3A步骤：将填充料浸泡于质量分数为10～15％的氢氧化钾溶液中1～1.5h。
通过采用上述技术方案，氢氧化钾对火山岩表面进行碱性腐蚀，增大玻璃粉在火山岩颗粒的附着面积，提高玻璃粉与火山岩颗粒的结合稳定性。
进一步地，所述天然骨料为黄砂。
通过采用上述技术方案，黄砂能够进一步提高道路修补混凝土的强度。
进一步地，S2步骤中，将所述混凝土骨料加入到氯化镁溶液之前，还包括S2A步骤：将所述混凝土骨料浸泡于水中，超声清洗1～2h，取出。
通过采用上述技术方案，对混凝土骨料进行清洗，去除混凝土骨料表面连接强度较低的水泥砂浆层，进一步提高混凝土骨料与新加的水泥的结合效果。
进一步地，所述玻璃粉的制备过程：收集废旧玻璃瓶，将废旧玻璃瓶破碎成玻璃碎块，用水清洗玻璃碎块，将玻璃碎块研磨，得到粒径为35～45μm的玻璃粉。
通过采用上述技术方案，充分利用废旧玻璃瓶资源，进一步做到环保节能。
进一步地，所述火山岩颗粒的平均粒径为8～15mm。
通过采用上述技术方案，火山岩颗粒在保持结构强度的同时，又能增强与玻璃粉的结合。
进一步地，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
通过采用上述技术方案，Ⅰ级粉煤灰能够较好的提高道路修补混凝土的强度。
进一步地，所述氯化镁溶液的质量分数为30～40％。
通过采用上述技术方案，氯化镁对水泥砂浆层的水化促进作用较好。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.由于混凝土骨料表面会残留有水泥砂浆层，影响混凝土骨料与新加的水泥的结合，因此将混凝土骨料浸泡于氯化镁溶液中，氯化镁可以促进水泥砂浆层内部继续进行水化作用，使原本内部结构疏松的水泥砂浆层变得密实，得到了强度更高的回收骨料，从而提高道路修补混凝土的强度；天然骨料可以对回收骨料的强度进行补充；玻璃粉的加入能够提高道路修补混凝土水化的效果，改善混凝土内的孔结构，进一步提高道路修补混凝土的强度和承载能力，另外回收骨料的加入可以充分利用旧道路的混凝土材料，减小废弃混凝土对环境的污染，节约混凝土资源；
2.火山岩颗粒的加入能够提高道路修补混凝土的强度，同时玻璃粉附着在火山岩颗粒表面，提高了玻璃粉在道路修补混凝土中的分散性，使得道路修补混凝土的内部和外部的水化差距缩小，降低了道路修补混凝土的干缩率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
火山岩颗粒选购自灵寿县泽达矿产品加工有限公司，粒径8～15mm；
水泥选购自廊坊创珲建筑材料有限公司，规格P.O42.5级；
黄砂选购自灵寿县汇鑫矿业加工厂，细度模量2.3-3.0；
粉煤灰选购自巴林右旗鑫源矿业有限责任公司，级别Ⅰ级；
氯化镁选购自潍坊宝源融雪造粒科技有限公司的无水氯化镁；
氢氧化钾选购自廊坊鹏彩精细化工有限公司。
制备例
制备例1
玻璃粉的制备方法：
收集废旧玻璃瓶，将玻璃瓶放入辊式粉碎机进行粉碎，得到玻璃碎块，然后将玻璃碎块加入清洗水池中进行清洗，将玻璃碎块附着的杂物去除，再将清洗后的玻璃碎块放入60℃烘箱干燥至玻璃碎块表面无水迹，最后将玻璃碎块加入到雷蒙磨粉机中进行研磨，研磨得到35～45μm的玻璃粉。
实施例
实施例1
一种利用固废材料的市政道路修复方法：
S1.对受损的水泥混凝土路面周围进行切割，确定施工边界，开挖受损的路面并收集路面的混凝土废料，运送混凝土废料至加工厂，将混凝土废料加入到混凝土粉碎机中进行破碎，再用筛网进行筛分，过滤得到粒径大于4.75mm且小于9.5mm的混凝土骨料。
S2.在清洗池中配制质量分数为30％的氯化镁溶液，将混凝土骨料加入到清洗池并浸没于氯化镁溶液，浸泡2h，取出并在60℃烘箱中干燥1h，得到回收骨料。
S3.将7.8kg玻璃粉和14kg粒径范围为8～15mm的火山岩颗粒加入到搅拌机中，进行第一次搅拌，搅拌时间2h，然后往搅拌机中加入4kg粉煤灰、39kgS2步骤得到的回收骨料、12kg黄砂和50kg水泥，进行第二次搅拌，搅拌时间5min，再加入46kg水进行第三次搅拌，搅拌时间3min，得到道路修补混凝土。
S4.在开挖后的路面浇筑S3步骤得到的道路修补混凝土，将道路修补混凝土铺平，完成对道路的修复。
实施例2～实施例5
实施例2至实施例5与实施例1的区别仅在于各组分配比不同以及反应时间的不同，如表1所示。
表1
实施例6
本实施例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，在玻璃粉与火山岩颗粒进行第一次搅拌之前，还包括S3A步骤：将火山岩颗粒浸泡于质量分数为10％的氢氧化钾溶液中1h。
实施例7
本实施例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，在玻璃粉与火山岩颗粒进行第一次搅拌之前，还包括S3A步骤：将火山岩颗粒浸泡于质量分数为15％的氢氧化钾溶液中1.5h。
实施例8
本实施例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，在玻璃粉与火山岩颗粒进行第一次搅拌之前，还包括S3A步骤：将火山岩颗粒浸泡于质量分数为10％的氢氧化钾溶液中1.5h。
实施例9
本实施例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中，将混凝土骨料加入到氯化镁溶液之前，还包括S2A步骤：在超声清洗机中放入水，将混凝土骨料加入超声清洗机并浸没于水中，超声清洗1h，取出。
实施例10
本实施例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中，将混凝土骨料加入到氯化镁溶液之前，还包括S2A步骤：在超声清洗机中放入水，将混凝土骨料加入超声清洗机并浸没于水中，超声清洗2h，取出。
实施例11
本实施例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中，将混凝土骨料加入到氯化镁溶液之前，还包括S2A步骤：在超声清洗机中放入水，将混凝土骨料加入超声清洗机并浸没于水中，超声清洗1h，取出；S3步骤中，在玻璃粉与火山岩颗粒进行第一次搅拌之前，还包括S3A步骤：将火山岩颗粒浸泡于质量分数为15％的氢氧化钾溶液中1h。
实施例12
本实施例与实施例5的区别仅在于，S2步骤中，将混凝土骨料加入到氯化镁溶液之前，还包括S2A步骤：在超声清洗机中放入水，将混凝土骨料加入超声清洗机并浸没于水中，超声清洗2h，取出；S3步骤中，在玻璃粉与火山岩颗粒进行第一次搅拌之前，还包括S3A步骤：将火山岩颗粒浸泡于质量分数为10％的氢氧化钾溶液中1.5h。
实施例13
本实施例与实施例5的区别仅在于，火山岩颗粒的粒径范围为20～40mm。
实施例14
本实施例与制备例1的区别仅在于，玻璃粉研磨后的粒径范围为60～80mm。
对比例
对比例1
本对比例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，用黄砂替代等重量的回收骨料、火山岩颗粒和玻璃粉。
对比例2
本对比例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，用黄砂替代等重量的玻璃粉。
对比例3
本对比例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，用黄砂替代等重量的火山岩颗粒。
对比例4
本对比例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，用黄砂替代等重量的玻璃粉和火山岩颗粒。
对比例5
本对比例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，取消第一次搅拌，将玻璃粉、火山岩颗粒、粉煤灰、黄砂、回收骨料和水泥一同加入搅拌机进行搅拌，搅拌时间为5min，再加入水搅拌2min，得到道路修补混凝土。
对比例6
本对比例与实施例5的区别仅在于，取消S2步骤，将S1步骤得到的35kg混凝土骨料直接加入到S3步骤的第二次搅拌中。
对比例7
本对比例与实施例5的区别仅在于，S3步骤中，用回收骨料替代等重量的黄砂。
性能检测试验
根据JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》，将本申请实施例1-14和对比例1-7的道路修补混凝土制作成试件，养护龄期为28天，并根据规程中T 0551—2005水泥混凝土立方体抗压强度试验方法，测试本申请实施例1-14和对比例1-7的各个试件的抗压强度；
根据JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中，将本申请实施例1-14和对比例1-7的道路修补混凝土制作成试件，并根据规程中T 0566—2005水泥混凝土干缩性试验方法，测试本申请实施例1-14和对比例1-7的各个试件的干缩率，养护龄期为28天；
测试结果如表2所示。
表2
根据表2可知，对比例1用黄砂、水泥、粉煤灰和水制成的混凝土抗压强度低且干缩率高，本申请得到的道路修补混凝土的抗压强度较高且干缩率较低，因此道路修补混凝土的承载性能以及干缩性较好，对道路的修复效果较佳，同时充分利用旧道路的混凝土材料，减小废弃混凝土对环境的污染，节约混凝土资源。
对比例2中含有火山岩颗粒而不含有玻璃粉，与实施例5相比，抗压强度降低而干缩率升高；对比例3中含有玻璃粉而不含有火山岩颗粒，与实施例5相比，抗压强度降低而干缩率升高；对比例4不含有玻璃粉和火山岩颗粒，与实施例5相比，抗压强度降低而干缩率升高，且对比例4与对比例2、3的干缩率差别不大，说明火山岩颗粒和玻璃粉相结合才使得道路修补混凝土的干缩率减低，原因是火山岩颗粒和玻璃粉相结合，提高玻璃粉的分散性，使道路修补混凝土的内部和外部的水化差距缩小，促使干缩率降低。
对比例5中玻璃粉和火山岩颗粒没有预先搅拌，与实施例5相比，抗压强度降低而干缩率升高，说明玻璃粉和火山岩颗粒需要预先搅拌，使玻璃粉和火山岩颗粒充分结合，从而提高玻璃粉的分散性，提高抗压强度且降低干缩率。
对比例6中混凝土骨料不进行氯化镁溶液的处理，与实施例5相比，抗压强度降低，说明用氯化镁溶液促进混凝土骨料上附着的水泥砂浆层进一步水化，能够使水泥砂浆层密实，从而提高道路修补混凝土的抗压强度。
对比例7中用回收骨料替代等量的黄砂，抗压强度降低，说明完全用回收骨料会影响道路修补混凝土的结构，需要天然骨料来补强。
实施例6-8中对火山岩颗粒进行氢氧化钾溶液浸泡处理，与实施例5相比，干缩率降低，说明氢氧化钾溶液浸泡有助于玻璃粉与火山岩颗粒结合，进一步提高玻璃粉的分散性，从而道路修补混凝土的干缩率。
实施例9-10中在氯化镁溶液处理混凝土骨料前，先清洗混凝土骨料表面连接薄弱的水泥砂浆层，与实施例5相比，抗压强度提高，说明将混凝土骨料先清洗有助于提高骨料的强度，进而提高道路修补混凝土的抗压强度。
实施例11-12与实施例5相比，道路修补混凝土的抗压强度和干缩率均较佳，S2A和S3A步骤都进行时，效果更佳。
实施例13中火山岩颗粒的粒径过大，与实施例5相比，干缩率提高，原因是火山岩颗粒的粒径过大降低了玻璃粉的分散性；实施例14中玻璃粉的粒径过大，与实施例5相比，抗压强度降低和干缩率升高，原因是玻璃粉的粒径过大降低了玻璃粉的水化效果以及玻璃粉在火山岩颗粒上的附着效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
