新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可提高路面基礎(chǔ)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，屬于道路材料領(lǐng)域。該材料原料按重量百分配比組成為：新鮮半水磷石膏20～85％、生石灰3～10％、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10～75％。本發(fā)明提供的新鮮半水磷石膏二灰基層材料為性能優(yōu)良的半剛性路面基層，所用的原料主要為工業(yè)副產(chǎn)品，利用其作為道路材料使用，不僅可使半水磷石膏這種難以利用的工業(yè)副產(chǎn)品得以大量消化利用，而且能節(jié)省堆存土地，降低成本，利于自然資源和環(huán)境保護(hù)，施工工藝簡單、可靠，適合于一般道路和高等級(jí)公路的基層和底基層的修筑。
【專利說明】新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路材料領(lǐng)域，具體涉及一種可提高路面基礎(chǔ)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，工業(yè)固體廢棄物的排放量也同步增長。盡管目前工業(yè)固體廢棄物的利用呈穩(wěn)步增長趨勢(shì)，但利用率依舊很低，且主要集中在幾種能大量在建筑材料領(lǐng)域直接利用的工業(yè)固體廢棄物上，如粒化高爐礦渣、干排粉煤灰等，大多數(shù)工業(yè)固體廢棄物目前的利用率還很低。如半水磷石膏，磷石膏是化學(xué)石膏中排放量最大的廢料，以磷礦石和硫酸為原料生產(chǎn)磷酸、磷肥和其他磷酸鹽的工廠，均有大量的磷石膏排出。通常每生產(chǎn)It磷酸，約排出5t磷石膏。近幾年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)對(duì)磷復(fù)合肥需求量大大增加，各地建設(shè)了一大批磷銨廠，我國磷石膏排出量快速增加。磷石膏若不經(jīng)處理而任意排放，不僅占用大量土地，污染環(huán)境，且給生態(tài)帶來危害。
[0003]目前，貴州省磷化工工業(yè)年排放磷石膏已超過1500萬噸，排放的磷石膏大量堆積，嚴(yán)重侵占土地，污染環(huán)境，其利用率僅為10%。和大部分二水磷石膏特性不同，貴州川恒化工有限責(zé)任公司目前排放的磷石膏為半水磷石膏，年排放量約75萬噸。為加大半水磷石膏的利用率，擬開發(fā)磷石膏路面基層材料，為半水磷石膏應(yīng)用開辟新的途徑，解決半水磷石膏帶來的環(huán)境壓力問題。
[0004]目前新鮮半水磷石膏在路面基層中的應(yīng)用尚無報(bào)道，二水磷石膏在路面基層材料中有所使用。如貴州開磷(集團(tuán))有限責(zé)任公司申請(qǐng)的專利:一種公路用改性磷石膏穩(wěn)定層材料及其制備方法，專利號(hào)為201210273703.2，原料的配合比為:磷石膏30%~50%、改性劑10%~30%、砂石30%~60`%、水5%~50%。如武漢工程大學(xué)、云南磷化集團(tuán)有限公司、武漢鉬瑞科技有限公司共同申請(qǐng)的專利:一種道路路基填料及其制備方法，專利號(hào)為201210121568.X，其公開的原料配合比為:磷石膏為35— 60%、生石灰為4一 15%、粉煤灰為30— 50%，還加入磷石膏、生石灰和粉煤灰總質(zhì)量2-6%的穩(wěn)定劑；著重強(qiáng)調(diào)了穩(wěn)定劑的作用，在未添加穩(wěn)定劑的情況下，抗壓強(qiáng)度不能滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中有關(guān)抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的要求，在添加了適當(dāng)配比的穩(wěn)定劑之后，水穩(wěn)定性有了明顯的提高，兩次干濕循環(huán)后強(qiáng)度最高可達(dá)到2.0-2.5MPa，能夠滿足對(duì)抗壓強(qiáng)度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可提高路面基礎(chǔ)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏20~85%、生石灰3~10%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10~75%。
[0007]其中，上述材料中，原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏65~85%、生石灰6~10%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10~25%。
[0008]進(jìn)一步的，原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏80%、生石灰8%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰12%。
[0009]本發(fā)明中所述的新鮮半水磷石膏均指半水法濕法磷酸工藝副產(chǎn)未經(jīng)烘干處理富含表面水的半水磷石膏。該半水磷石膏與天然石膏成分相近，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的GB/T23456-2009優(yōu)等品要求，而且具有a型半水石膏的特性，轉(zhuǎn)化后有一定膠凝性。
[0010]本發(fā)明中所述的紅色粉煤灰是指在循環(huán)流化床產(chǎn)生的粉煤灰。由于燃燒溫度高，殘?jiān)需F以Fe2O3形式存在，故其顏色為紅色，同時(shí)其中的Si02、、Ca0、Al203等具有較高的活性。
[0011]本發(fā)明中所述的褐色粉煤灰是指在一般燃煤爐中產(chǎn)生的粉煤灰。由于燃燒溫度較循環(huán)流化床低，殘?jiān)需F以Fe3O4形式存在，故其顏色為褐色，同時(shí)其中的Si02、、CaO、Al2O3的活性不高，且有較高的碳?xì)堅(jiān)?br> [0012]其中，上述材料中，所述新鮮半水磷石膏的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:SiO2I ~3%、Ca026 ~33%、S0338 ~44%、Ρ2050.4 ~1.0%、結(jié)晶水 5 ~7%、表面水 20 ~28%。
[0013]其中，上述材料中，所述生石灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Ca060~80%。
[0014]其中，上述材料中，所述紅色粉煤灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Si0225.0 ~40.0%、Α120312.0 ~20.0%,C0.5 ~1.5%。
`[0015]其中，上述材料中，所述褐色粉煤灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Si0215.0 ~25.0%、Α12035.0 ~15.0%,C1.0 ~2.0%。
[0016]本發(fā)明還提供上述新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料的制備方法，即是將原料新鮮半水磷石膏、生石灰、以及紅色粉煤灰或褐色粉煤灰按上述基層材料的原料配比拌合均勻即可。
[0017]本發(fā)明還提供新鮮半水磷石膏二灰路面基層的制備方法，即是將原料新鮮半水磷石膏、生石灰、以及紅色粉煤灰或褐色粉煤灰按上述基層材料的原料配比拌合均勻，然后攤鋪平整，經(jīng)碾壓后保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)后即得到新鮮半水磷石膏二灰路面基層。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]雖然專利號(hào)為201210121568.X的專利文件公開了采用石灰、粉煤灰和磷石膏作為道路路基材料時(shí)，必須添加穩(wěn)定劑才能使無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中有關(guān)抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的要求，但發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)了采用新鮮半水磷石膏、生石灰、以及紅色粉煤灰或褐色粉煤灰為原料拌合得到的二灰路面基層材料，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到3MPa以上，最高能夠達(dá)到6MPa以上，遠(yuǎn)大于路面基層要求的0.8MPa，取得了預(yù)想不到的技術(shù)效果。
[0020]經(jīng)XRD分析可知，傳統(tǒng)的二水磷石膏主要改善水泥性質(zhì)，起到緩凝水泥并與之發(fā)生反應(yīng)的作用。在堿性激發(fā)劑作用下，僅有少量的二水磷石膏能夠和粉煤灰中的活性Si02、Al2O3反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，大部分磷石膏不參與反應(yīng)，僅僅作為填充物料填充空隙。而利用半水法磷酸附產(chǎn)的新鮮半水磷石膏具有a型半水石膏的特性，轉(zhuǎn)化過程中一定膠凝性。利用堿性激發(fā)劑和新鮮半水磷石膏的硫酸鹽激發(fā)來激發(fā)粉煤灰的火山灰活性，全部能夠和粉煤灰中的活性Si02、Al2O3發(fā)生一系列水化反應(yīng)，形成C-S-H、C-S-A-H、AFt及氫氧化鈣等水化產(chǎn)物，構(gòu)成路面基層的早期強(qiáng)度，并保證后期強(qiáng)度的持續(xù)增長，這就是新鮮半水磷石膏制備的二灰路面基層材料比傳統(tǒng)的二水磷石膏強(qiáng)度高的根本原因。
[0021]本發(fā)明提供的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，是半水磷石膏、生石灰、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰作為所述路面基層的原材料，通過各種原料之間的嵌鎖作用，并且利用生石灰的堿性激發(fā)和半水磷石膏的硫酸鹽激發(fā)來激發(fā)粉煤灰的火山灰活性，形成C-S-H、C-S-A-H、AFt及氫氧化鈣等水化產(chǎn)物，構(gòu)成路面基層的早期強(qiáng)度，并保證后期強(qiáng)度的持續(xù)增長，從而設(shè)計(jì)出滿足各等級(jí)公路的半剛性路面基層和底基層。該半剛性基層實(shí)現(xiàn)了大量、高附加值利用半水磷石膏和紅色粉煤灰或褐色粉煤灰的目的。
[0022]本發(fā)明半水磷石膏配比達(dá)到80%，既不用砂石，又大幅度提高了磷石膏在路面基層中的應(yīng)用，達(dá)到節(jié)約資源、降低路面基層的成本、環(huán)保利廢的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著半水磷石膏摻量變化而變化的趨勢(shì)圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料水穩(wěn)性試驗(yàn)結(jié)果圖。
[0025]圖3是在掃描電鏡下觀測到的養(yǎng)護(hù)3d后半水磷石膏二灰路面基層材料中AFt、半水磷石膏的形貌。
[0026]圖4是在掃描電鏡下觀測到的養(yǎng)護(hù)3d后新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料中AFt、半水磷石膏的形貌。
[0027]圖5是在掃描電鏡`下觀測到的養(yǎng)護(hù)IOOd后新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料中AFt、半水磷石膏的形貌。
[0028]圖中標(biāo)記為:1是半水磷石膏、2是AFT、3是褐色粉煤灰。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明提供的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，是半水磷石膏、生石灰、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰作為所述路面基層的原材料，并且利用生石灰的堿性激發(fā)、半水磷石膏的硫酸鹽激發(fā)粉煤灰的火山灰活性，形成C-S-H、C-S-A-H、AFt及氫氧化鈣水化產(chǎn)物，構(gòu)成路面基層的早期強(qiáng)度，并且保證后期強(qiáng)度的持續(xù)增長。本發(fā)明新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏20~85%、生石灰3~10%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10~75%。
[0030]其中，上述材料中，原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏65~85%、生石灰6~10%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10~25%。
[0031]進(jìn)一步的，原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏80%、生石灰8%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰12%。
[0032]其中，上述材料中，所述新鮮半水磷石膏的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:SiO2I ~3%、Ca026 ~33%、S0338 ~44%、Ρ2050.4 ~1.0%、結(jié)晶水 5 ~7%、表面水 20 ~28%。[0033]其中，上述材料中，所述生石灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Ca060~80%。
[0034]其中，上述材料中，所述紅色粉煤灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Si0225.0 ~40.0%、Α120312.0 ~20.0%,C0.5 ~1.5%。
[0035]其中，上述材料中，所述褐色粉煤灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Si0215.0 ~25.0%、Α12035.0 ~15.0%,C1.0 ~2.0%。
[0036]本發(fā)明還提供上述新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料的制備方法，即是將原料新鮮半水磷石膏、生石灰、以及紅色粉煤灰或褐色粉煤灰按上述基層材料的原料配比拌合均勻即可。
[0037]本發(fā)明還提供新鮮半水磷石膏二灰路面基層的制備方法，即是將原料新鮮半水磷石膏、生石灰、以及紅色粉煤灰或褐色粉煤灰按上述基層材料的原料配比拌合均勻，然后攤鋪平整，經(jīng)碾壓后保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)后即得到新鮮半水磷石膏二灰路面基層。
[0038]具體的，該路面基層可采用集中廠拌法來施工，先將半水磷石膏、生石灰、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰進(jìn)行原材料檢測；對(duì)混合料組分進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水率和最大干密度。以最佳含水率和最大干密度進(jìn)行混合拌料，將拌好的混合料由裝載機(jī)運(yùn)到施工現(xiàn)場。將混合料在一定的松鋪系數(shù)下進(jìn)行攤鋪找平，按控制的施工壓實(shí)度要求進(jìn)行碾壓，并進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期形成所述路面基層，即可完成半水磷石膏二灰路面基層的施工。
[0039]在所述的保濕養(yǎng)護(hù)的過程中，可以采用薄膜保濕養(yǎng)護(hù)。
[0040]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制在實(shí)施例之中。`
[0041]實(shí)施例一
[0042]新鮮半水磷石膏-生石灰-紅色粉煤灰體系路面基層:將半水磷石膏、生石灰、紅色粉煤灰按表1的設(shè)計(jì)組分進(jìn)行稱量，進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水率和最大干密度，按控制的壓實(shí)度成型試件并測定其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，按95%的壓實(shí)度進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其7d (養(yǎng)生6d，浸水Id)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度具體結(jié)果見表1。
[0043]表1半水磷石膏二灰(紅色粉煤灰)路面基層性能指標(biāo)
[0044]
【權(quán)利要求】
1.新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏20~85%、生石灰3~10%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10~75%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏65~85%、生石灰6~10%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰10 ~25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于原料按重量百分配比組成為:新鮮半水磷石膏80%、生石灰8%、紅色粉煤灰或褐色粉煤灰12%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于:所述新鮮半水磷石膏的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為=SiO2I~3%、Ca026~33%、S0s38 ~44%、P2O50.4 ~1.0%、結(jié)晶水 5 ~7%、表面水 20 ~28%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于:所述生石灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Ca060~80%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于:所述紅色粉煤灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Si0225.0~40.0 %、Al20312.0~20.0%,C0.5 ~1.5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的新鮮半水磷石膏二灰路面基層材料，其特征在于:所述褐色粉煤灰的主要化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Si0215.0~25.0%,A12035.0~15.0%、Cl.0 ~2.0%。
8.新鮮半水磷石膏 二灰路面基層制備方法，其特征在于:將原料新鮮半水磷石膏、生石灰、以及紅色粉煤灰或褐色粉煤灰按權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)基層材料的原料配比拌合均勻，然后攤鋪平整，經(jīng)碾壓后保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)后得到新鮮半水磷石膏二灰路面基層。
【文檔編號(hào)】C04B18/08GK103771820SQ201410022489
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】王佳才, 趙青林, 劉興良, 劉次啟, 李劍秋, 王迪, 姬鵬山 申請(qǐng)人:貴州川恒化工有限責(zé)任公司, 武漢理工大學(xué)