磷石膏水硬性道路基層、道路基層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路工程建設(shè)領(lǐng)域，具體涉及一種磷石膏水硬性道路基層、道路基層材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷石膏是生產(chǎn)磷肥、磷酸時排放出的固體廢棄物，每生產(chǎn)It磷酸約產(chǎn)生4.5_5t磷石膏，我國每年都有大量磷石膏產(chǎn)出。磷石膏具有以下特性:磷石膏是一種粉狀材料，幾乎沒有可塑性；磷石膏中殘存有磷酸、硫酸和氫氟酸，它是一種酸性副產(chǎn)品(PH〈3);磷石膏中含有25 %?30 %的自由水，磷石膏的垂直滲透系數(shù)為2 X 10_5?I X 10 _3。目前，中國磷石膏的有效利用率不足10%，只有極少量的磷石膏被利用生產(chǎn)建筑材料，其余數(shù)量巨大的磷石膏作為固體廢渣堆放，堆放磷石膏不僅占用大量土地，而且磷石膏里含有的砷、鎘、汞等有害重金屬化學物質(zhì)對環(huán)境造成污染。
[0003]傳統(tǒng)道路基層材料包括水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土和二灰碎石。水泥穩(wěn)定土中，水泥作為一種水硬性材料，遇水產(chǎn)生膠體，這些膠體在土壤中無法形成統(tǒng)一整體，并且還會破壞土壤本身的結(jié)構(gòu)和連結(jié)，造成大量的不穩(wěn)定空間，這些空間在水的入侵和溫度的變化下，會變得非常脆弱，因此水泥穩(wěn)定土形成的道路基層極易開裂，抗裂性差。石灰穩(wěn)定土中，石灰是一種氣硬性物質(zhì)，它的最終生成物為碳酸鈣，碳酸鈣的溶解度遠遠大于硅酸鈣和其他的硅酸鹽，因此，石灰穩(wěn)定土形成的道路基質(zhì)在水的作用下，會不斷的流逝，容易腐蝕；而且本身韌性差、脆性強，溫度越低，越容易被破壞。二灰碎石是在粒料中摻入適量的石灰和粉煤灰，其中石灰和粉煤灰為膠結(jié)材料，粒料起骨架作用。二灰碎石形成的道路基層屬于半剛性基層，具有明顯的水硬性、緩凝性，但是粒料和石灰、粉煤灰一旦結(jié)合，內(nèi)部即停止化學反應(yīng)，形成的道路基質(zhì)剛性過大，容易受溫度和濕度影響而開裂，抗裂性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種磷石膏水硬性道路基層、道路基層材料及其制備方法，利用磷石膏生產(chǎn)道路基層材料，減少對環(huán)境的污染，而且變廢為寶；形成的道路基層抗裂性強、不易腐蝕，使用壽命長。
[0005]為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種磷石膏水硬性道路基層材料的制備方法，包括以下步驟:
[0006]A.磷石膏無害化處理:以質(zhì)量百分比計，稱取85%?92%的磷石膏、15%?8%的普硅水泥，混合攪拌均勻，得到初混料；
[0007]B.水硬化處理:以質(zhì)量百分比計，稱取99.7%?99.95%的初混料、0.3%?0.05%的磷石膏水硬性固化劑，混合攪拌均勻，得到預混料，并控制預混料的含水率為14%?18%，得到磷石膏水硬性道路基層材料；
[0008]所述磷石膏水硬性固化劑由以下質(zhì)量百分比的組分混合而成:40%?60%的彈性苯丙乳液、30%?20%的納米鋁溶膠、30%?20%的納米硅溶膠，所述彈性苯丙乳液的固含量> 55%。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述磷石膏水硬性固化劑由以下質(zhì)量百分比的組分混合而成:46%?54%的彈性苯丙乳液、27%?23%的納米鋁溶膠、27%?23%的納米硅溶膠。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述磷石膏水硬性固化劑由以下質(zhì)量百分比的組分混合而成:50%的彈性苯丙乳液、25%的納米鋁溶膠、25%的納米硅溶膠。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A中，以質(zhì)量百分比計，稱取87%?90%的磷石膏、13%?10%的普硅水泥。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A中，以質(zhì)量百分比計，稱取88%的磷石膏、12%的普娃水泥。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟B中，以質(zhì)量百分比計，稱取99.75%?99.85%的初混料、0.25%?0.15%的磷石膏水硬性固化劑。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟B中，以質(zhì)量百分比計，稱取99.8%的初混料、0.2%的磷石膏水硬性固化劑。
[0015]一種磷石膏水硬性道路基層材料，采用所述制備方法制成。
[0016]一種磷石膏水硬性道路基層，采用所述的磷石膏水硬性道路基層材料，按照標準道路基層施工方法制成。
[0017]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述標準道路基層施工方法為:將所述磷石膏水硬性道路基層材料運輸至道路底層，并在道路底層上進行攤鋪；然后壓實整平，壓實度> 99%，即完成磷石膏水硬性道路基層的施工。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0019](I)本發(fā)明中的磷石膏水硬性道路基層材料，首先稱取85%?92%的磷石膏，15%?8%的普硅水泥，混合攪拌均勻，水泥中的氧化鈣和磷石膏發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，實現(xiàn)對磷石膏的無害化處理。然后稱取99.7%?99.95%的初混料，0.3%?0.05%的磷石膏水硬性固化劑，混合攪拌均勻，得到預混料，并控制預混料的含水率為14%?18%，進行水硬化處理，得到所述磷石膏水硬性道路基層材料。其中，磷石膏水硬性固化劑由以下組分混合而成:40%?60%的彈性苯丙乳液、30%?20%的納米鋁溶膠、30%?20%的納米硅溶膠，彈性苯丙乳液的固含量> 55%。本發(fā)明充分利用磷石膏生產(chǎn)道路基層材料，減少對環(huán)境的污染，而且變廢為寶。
[0020](2)本發(fā)明中的磷石膏水硬性固化劑是高分子聚合物納米材料，其共聚長鏈接觸磷石膏粉體后，形成持久防水的半柔性固體矩陣結(jié)構(gòu)，使磷石膏粉體永久固化，從而直接提高磷石膏的機械強度。而且，磷石膏水硬性固化劑與磷石膏微粒進行電荷交換，同時中和磷石膏表面負電荷，使磷石膏失去對水的靜電吸力，從而將磷石膏周圍的結(jié)合水置換為自由水，將磷石膏的吸水性永久改變?yōu)槭杷?，因此，施工形成的道路基層抗裂性強、不易腐蝕，使用壽命長。
[0021](3)本發(fā)明中的磷石膏水硬性道路基層材料直接生成水化硅酸凝膠，這些膠體起到潤滑劑的作用，使得道路基層在同等壓實力作用下，更容易壓實，道路基層的壓實度可輕易達到99%以上，從而大大增強道路基層的承載力和抗?jié)B性。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明提供一種磷石膏水硬性道路基層材料的制備方法，包括以下步驟:
[0023]A:磷石膏無害化處理:以質(zhì)量百分比計，稱取85%?92%的磷石膏、15%?8%的普硅水泥，混合攪拌均勻，得到初混料。
[0024]優(yōu)選的，稱取87%?90%的磷石膏、13%?10%的普硅水泥；
[0025]進一步優(yōu)選的，稱取88%的磷石膏、12%的普硅水泥，普硅水泥即為普通硅酸鹽水泥。
[0026]具體生產(chǎn)工藝為:稱取磷石膏，加入到水泥穩(wěn)定土拌合站的一個料倉中，稱取普硅水泥，加入到該水泥穩(wěn)定土拌合站的另一個料倉中；將兩個料倉中的物料加入到強制式攪拌機中，混合攪拌均勻，得到初混料。由于磷石膏為酸性，水泥含有氯化鈣，為堿性，磷石膏和水泥混合后，發(fā)生酸堿中和反應(yīng)和其它復雜的化學反應(yīng)，實現(xiàn)對磷石膏的無害化處理，最終使磷石膏成為一種無害的基礎(chǔ)材料。
[0027]B:水硬化處理:以質(zhì)量百分比計，稱取99.7 %?99.95 %的初混料、0.3 %?0.05%的磷石膏水硬性固化劑，加入到強制式攪拌機中，混合攪拌均勻，得到預混料，并控制預混料的含水率為14%?18%，確保其擁有最大擊實度和最大壓實度，得到所述磷石膏水硬性道路基層材料。
[0028]優(yōu)選的，稱取99.75%?99.85%的初混料、0.25%?0.15%的磷石膏水硬性固化劑；
[0029]進一步優(yōu)選的，稱取99.8%的初混料、0.2%的磷石膏水硬性固化劑。
[0030]其中，磷石膏水硬性固化劑由以下質(zhì)量百分比的組分混合而成:40%?60%的彈性苯丙乳液、30%?20%的納米鋁溶膠、30%?20%的納米硅溶膠，所述彈性苯丙乳液的固含量> 55%，固含量是乳液或涂料在規(guī)定條件下烘干后剩余部分占總量的質(zhì)量百分數(shù)。納米鋁溶膠為正電荷的羽毛狀氧化鋁膠粒分散在水中的膠體溶液，粒徑為25?30nm ;納米硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液，粒徑為25?30nm。
[0031]優(yōu)選的，磷石膏水硬性固化劑由以下質(zhì)量百分比的組分混合而成:46%?54%的彈性苯丙乳液、27%?23%的納米鋁溶膠、27%?23%的納米硅溶膠；
[0032]進一步優(yōu)選的，磷石膏水硬性固化劑由以下質(zhì)量百分比的組分混合而成:50%的彈性苯丙乳液、25%的納米鋁溶膠、25%的納米硅溶膠。
[0033]下面通過5個具體實施例對上述制備方法作進一步詳細說明。
[0034]實施例1
[0035]實施例1提供一種磷石膏水硬性道路基層材料的制備方法，包括以下步驟:
[0036]稱取磷石膏85kg、普硅水泥15kg，混合攪拌均勻，得到初混料；稱取初混料49.85kg、磷石膏水硬性固化劑0.15kg(磷石膏水硬性固化劑的組分包括:彈性苯丙乳液2kg、納米鋁溶膠1.5kg、納米硅溶膠1.5kg，所述彈性苯丙乳液的固含量> 55% )，混合攪拌均勻，得到預混料，并控制預混料的含水率為14%，得到所述磷石膏水硬性道路基層材料。
[0037]測試所述磷石膏水硬性道路基層材料的物理性能:7天無側(cè)限抗壓強度為
2.68MPa ；28天無側(cè)限抗壓強度為7.8MPa。
[0038]實施例2
[0039]實施例2提