一种建筑固废再生复合路基填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑固废再生复合路基填料及其制备方法，属于路基填筑技术领域。
背景技术
我国城镇化进程正处于加速阶段，城市改造与基础设施建设迅速发展的同时也产生了大量建筑固废，主要包括混凝土、粘土砖以及建筑泥浆等。建筑固废的传统的处理方式多为填埋或露天堆放，不仅在运输、倾倒过程会对环境造成严重污染，而且填埋后也将对周围土壤及水源造成持续的影响。
另一方面，城市改造过程中道路的建设对高品质土、石等天然填料的需求不断增加。天然填料价格大幅上涨，乱采乱挖现象屡禁不止，水土流失和生态破坏等环境问题频发。各级政府纷纷颁布相关法令法规限制开山采石取土，并对低品质填料的改性利用以及废弃物的再生利用提出要求，宜缓解自然资源短缺的现状。
专利CN106012736A公开了一种掺加碎石红土粒料的配制方法，通过掺入特定比例的碎石来改善级配不良的天然红土粒料，得到承载力高的路基填料；专利CN106638196A通过聚合氯化铝或熟石灰对天然膨胀土进行改良，膨胀土的膨胀性改善明显且稳定；专利CN102162241A公开了一种利用废弃电石渣改良膨胀土路基填料的方法，以电石渣作为固化剂改良膨胀土。上述方法通过对低品质填料进行改良，在一定程度上缓解了资源短缺的现状。但上述填料仍以天然填料为主，未能解决天然填料开采对生态环境破坏的问题以及建筑固废的处置问题；且上述填料由于城市改造的道路建设工程，运输距离较远，成本较高。
本发明利用砖混再生骨料、泥饼填料、熟石灰、粉煤灰、HEC以及水制备建筑固废再生复合路基填料，有效解决建筑固废填埋处理与天然填料开采对生态环境的破坏问题，缓解天然填料资源短缺的现状；同时，砖混再生骨料与泥饼填料均由城市改造过程产生的建筑固废加工而来，将其应用于城市道路工程涉及的运输距离较短，有利于降低运输过程对城市交通环境带来的压力以及建设成本。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种建筑固废再生复合路基填料，以熟石灰、粉煤灰以及HEC固结砖混再生骨料以及泥饼填料，获得强度高、干缩小的建筑固废再生复合路基填料，解决砖混再生骨料以及泥饼填埋处理占用土地、污染环境的问题，以及天然填料短缺的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明的建筑固废再生复合路基填料由以下原材料按质量百分比组成：
所述砖混再生骨料为建设与拆迁等过程产生的以粘土砖与混凝土为主要成分的建筑固废经破碎得到；最大粒径不超过37.5mm，4.75mm以上颗粒质量占比40～60％，0.075mm以下颗粒质量占比小于5％，不均匀系数大于10；砖混再生骨料中粘土砖含量应大于80％，竹木、塑料以及保温材料杂物含量不超过1％。
所述泥饼填料为建筑泥浆经脱水固结并破碎得到；最大粒径不超过19.0mm，4.75mm以上颗粒质量占比45～65％，0.075mm以下颗粒质量占比小于5％，不均匀系数大于10；液限不超过45％，塑性指数10～20，有机质含量不超过5％。
所述熟石灰、粉煤灰及高强高耐水土体固结剂HEC(High Strength and WaterStability Earth Consolidator)为固结材料。
所述HEC为一种高强耐水固结剂，具有早期强度高、后期强度稳定发展的特点，掺加量低于水泥掺量而不降低固结强度。
所述熟石灰应满足标准CJJ 1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》中Ⅱ级及以上等级石灰的要求，熟石灰的粒径不大于4.75mm。
所述粉煤灰中，SiO2、Al2O3和Fe2O3总量宜大于70％，700℃烧矢量宜不超过10％；细度应满足90％通过0.3mm筛孔，70％通过0.075mm筛孔，比表面积宜大于2500cm2/g。
本发明的一种建筑固废再生复合路基填料的制备方法包括如下步骤：
步骤一：通过破碎与筛分将以粘土砖与混凝土为主要成分的建筑固废制成骨料，将砖混再生骨料与破碎后的泥饼填料、熟石灰、粉煤灰以及HEC按照质量百分比搅拌均匀；
步骤二：根据标准JTG E40-2007《公路土工试验规程》中的重型击实试验确定步骤一所述混合料的最大干密度与最佳含水率；
步骤三：根据标准JTG E40-2007《公路土工试验规程》对步骤一所述混合料进行承载比测试，所述混合料承载比满足标准CJJ 194-2013《城市道路路基设计规范》对于路基填料最小强度要求，则可作为市政道路路基填料；
步骤四：根据标准JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》对步骤一所述混合料的7d无侧限抗压强度进行测试，所述混合料的7d无侧限抗压强度满足标准CJJ 169-2012《城镇道路路面设计规范》对于底基层填料的要求，则可作为市政道路底基层填料；
步骤五：根据步骤二确定的最佳含水率将步骤一所述的混合料拌合均匀，拌合后的含水量应为Womc-1％～Womc+0.5％，Womc为最佳含水率；
步骤六：将步骤五所述的建筑固废再生复合路基填料采用进占法全断面摊铺并平整，自路基两侧向中间进行碾压，纵向互相平行一次到底，横向行与行之间重叠40～50cm，压实厚度不大于0.3m；
步骤七：建筑固废再生复合路基填料填筑完成后，进行施工质量检测，检测的内容包括外观、几何尺寸、平整度、压实度、弯沉、承载力及工后沉降变形。
有益效果：与现有技术相比，本发明制备的建筑固废再生复合路基填料的技术优势在于：
1、粘土砖经高温烧结，具有一定的火山灰活性，建筑固废再生复合路基填料以熟石灰作为固结材料之一，利用熟石灰与粘土砖间的火山灰反应提高建筑固废再生复合路基填料的强度。
2、建筑泥浆脱水生产泥饼的过程中，需添加絮凝剂与固结剂，泥饼填料中的固结剂在建筑固废再生复合路基填料中继续发挥固结作用以提高其路用性能。
3、砖混再生骨料与泥饼填料均以城市改造过程产生的建筑固废加工而来，建筑固废再生复合路基填料应用时，可在满足性能指标要求的前提下合理调整建筑固废再生复合路基填料中砖混再生骨料与泥饼填料的比例，实现砖混再生骨料与泥饼填料的全部利用。
4、建筑固废再生复合路基填料的固结剂为熟石灰、粉煤灰以及HEC，可根据实际应用环境对建筑固废再生复合路基填料的性能要求，合理调整熟石灰、粉煤灰以及HEC的掺加量，保证建筑固废再生复合路基填料性能满足要求的同时合理控制成本。
5、砖混再生骨料与泥饼填料制备建筑固废再生复合路基填料就地应用于市政道路工程，有效解决建筑固废填埋处理与天然填料开采对生态环境的破坏问题，缓解天然填料资源短缺的现状，并降低运输过程对城市交通环境带来的压力以及建设成本。
具体实施方式
实施例1：
建筑固废再生复合路基填料由以下材料按质量百分比组成：砖混再生骨料66.2％、泥饼填料7.4％、Ⅱ级钙质熟石灰1.8％、二级粉煤灰8.8％、HEC 3.5％、水12.3％；水的质量百分比是根据标准JTG E40-2007《公路土工试验规程》通过重型击实试验确定，下同。
实施例2：
建筑固废再生复合路基填料由以下材料按质量百分比组成：砖混再生骨料22.0％、泥饼填料51.4％、Ⅱ级钙质熟石灰4.3％、二级粉煤灰8.1％、HEC 0.5％、水13.7％。
实施例3：
建筑固废再生复合路基填料由以下材料按质量百分比组成：砖混再生骨料7.8％、泥饼填料70.3％、Ⅱ级钙质熟石灰1％、二级粉煤灰4.2％、HEC 2.6％、水14.1％。
实施例4：
建筑固废再生复合路基填料由以下材料按质量百分比组成：砖混再生骨料51.8％、泥饼填料22.2％、Ⅱ级钙质熟石灰4.4％、二级粉煤灰8.2％、HEC 0.5％、水12.9％。
对比例1：普通石灰稳定土路基填料由以下材料按质量百分比组成：粘土80.0％，Ⅱ级钙质熟石灰5.1％，水14.9％。
对比例2：普通石灰粉煤灰稳定土路基填料由以下材料按质量百分比组成：粘土58.9％，Ⅱ级钙质熟石灰8.4％，二级粉煤灰16.8％，水15.9％。
对比例3：普通水泥稳定碎石底基层填料由以下材料按质量百分比组成：级配碎石90.1％，P·O42.5水泥3.8％，水6.1％。
性能检测：
对上述实施例与对比例的路基填料，测试其最大干密度、承载比(CBR)、7d无侧限抗压强度、干燥收缩，测试方法根据标准JTG E40-2007《公路土工试验规程》与JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》执行，测试结果如表1。
表1测试结果
本发明制备的一种建筑固废再生复合路基填料，将熟石灰作为固结材料之一，利用烧结粘土砖与熟石灰间的火山灰反应提高复合路基填料的强度。在该建筑固废再生复合路基填料的制备过程中，通过合理选择熟石灰、粉煤灰以及HEC的质量百分比，获得性能满足设计要求的再生复合路基填料的同时合理控制成本。砖混再生骨料与泥饼填料均以城市改造过程产生的建筑固废加工而来，建筑固废再生复合路基填料应用时，可根据相关标准的要求合理调整建筑固废再生复合路基填料中砖混再生骨料与泥饼填料的比例，实现砖混再生骨料与泥饼填料的全部利用。建筑固废再生复合路基填料的开发应用对解决我国固体废弃物堆放与填埋处置对环境造成的影响，减少天然材料开采对生态环境的破坏，以及缓解我国资源短缺的现状具有重要的意义。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方案所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
