CN113754398A - 一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用 - Google Patents

一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113754398A
CN113754398A CN202111097590.0A CN202111097590A CN113754398A CN 113754398 A CN113754398 A CN 113754398A CN 202111097590 A CN202111097590 A CN 202111097590A CN 113754398 A CN113754398 A CN 113754398A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphogypsum
modified phosphogypsum
percent
parts
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111097590.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113754398B (zh
Inventor
吕伟
吴赤球
龚文辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Changyao New Material Engineering Technology Research Co ltd
Original Assignee
Hubei Changyao New Material Engineering Technology Research Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Changyao New Material Engineering Technology Research Co ltd filed Critical Hubei Changyao New Material Engineering Technology Research Co ltd
Priority to CN202111097590.0A priority Critical patent/CN113754398B/zh
Publication of CN113754398A publication Critical patent/CN113754398A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113754398B publication Critical patent/CN113754398B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/142—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements
    • C04B28/143—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements the synthetic calcium sulfate being phosphogypsum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625—Polyalkenes, e.g. polyethylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625—Polyalkenes, e.g. polyethylene
    • C04B16/0633—Polypropylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0675—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0683—Polyesters, e.g. polylactides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/0409—Waste from the purification of bauxite, e.g. red mud
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C3/00—Foundations for pavings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明涉及道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用。本发明采用改性磷石膏作为水硬性材料，充分填充在骨料之间，并将各组分粘结，增强碎石层的早期强度，同时配合赤泥调控水化过程形成的微膨胀效应，增加了碎石层对于早期收缩开裂的抗性，并添加化纤，利用化纤的韧性，限制膨胀的应力，增加道路基层的抗疲劳性能，避免碎石层后期强度发展过程中因膨胀过大带来的开裂。本发明提供的改性磷石膏稳定碎石可以有效解决目前道路基层材料面临的收缩开裂问题，提高道路基层的使用寿命。

Description

一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用。
背景技术
道路结构从上到下，一般分为沥青混凝土层、基层、碎石垫层、压实土基等。其中，通常采用水泥稳定级配碎石层作为道路基层，简称为水稳层，具体是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按照嵌挤原理摊铺压实。水稳层的初期强度高，并且强度随龄期的增加而增加，因而具有较高的使用强度，并且抗渗度和抗冻性较好。水稳层遇雨不泥泞，表面坚实，是建造道路的理想基层材料。但由于构成水稳层的材料在湿度、温度变化时易产生干缩裂缝、温缩裂缝，并且随着交通荷载日益增大易产生荷载裂缝，导致沥青面层形成反射裂缝，从而影响了路面的使用性能和寿命。
现有的稳定材料应用到路面基层当中时，其强度越高收缩性越大，越容易出现收缩开裂现象，而大多数稳定材料是通过降低强度的方式减少收缩性，例如JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》中规定了中、轻交通路面基层水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准值为3.0～5.0mPa，重交通路面基层水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准值为4.0～6.0mPa，极重、特重交通路面基层水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准值为5.0～7.0mPa，道路等级越高，稳定材料的强度越高，其抗疲劳性能越好，使用年限越长，但是强度越高其收缩性却越差，道路基层越容易开裂并将裂缝反射到道路面层上，反而会导致使用年限减少，因此常规的道路稳定材料设计使用年限最高一般不超过15年。
为了提高道路的使用年限，降低道路的后期维护成本，因此需要一种后期强度高、抗疲劳性能好，收缩性小、使用年限较长的稳定材料来适应当今道路工程发展的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法。本发明提供的改性磷石膏稳定碎石能够有效解决目前道路基层稳定材料面临的收缩开裂问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；
所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉1％～10％、碱性激发剂3％～10％。
优选的，所述改性磷石膏的制备方法包括以下步骤：将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合后陈化，得到所述改性磷石膏；所述改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量≤35％；所述改性磷石膏的pH值≥6.0；以质量百分数计，所述改性磷石膏的含水率≤15％，水溶性磷含量≤0.1％，水溶性氟含量≤0.05％。
优选的，所述原状磷石膏为堆存1年以上磷石膏，以质量百分数计，所述原状磷石膏的含水率≤20％，CaSO4含量≥85％，水溶性磷含量≤0.5％，水溶性氟含量≤0.1％；所述原状磷石膏的pH值≥3.0。
优选的，所述改性磷石膏稳定碎石中的矿粉和所述改性磷石膏中的矿粉均为S95级粒化高炉矿渣粉；所述矿粉中Al2O3的质量百分数独立地≥10％。
优选的，所述赤泥为拜耳法赤泥，所述赤泥中Al2O3的质量百分数≥15％。
优选的，所述化纤为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维中的一种或多种；所述化纤的纤维直径≤1mm，长径比为30～60。
优选的，所述碱性激发剂为普通硅酸盐水泥、水泥熟料和生石灰的一种或几种。
优选的，所述碎石为级配碎石，以质量百分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为25.51％～30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为25.51％～30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为48.98％～38.46％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数不超过5％；所述级配碎石的压碎值≤30％。
本发明还提供了还提供了上述方案所述改性磷石膏稳定碎石的制备方法，包括以下步骤：
将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤和水混合，得到混合料，
将所述混合料和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石。
本发明还提供了上述方案所述改性磷石膏稳定碎石或上述方案所述制备方法制备的改性磷石膏稳定碎石在道路基层中的应用。
本发明提供了一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉10％～1％、碱性激发剂10％～3％。本发明采用改性磷石膏作为水硬性材料，充分填充在骨料之间，并将各组分粘结，增强碎石层的早期强度，同时配合赤泥调控水化过程形成的微膨胀效应，增加了碎石层对于早期收缩开裂的抗性，并添加化纤，利用化纤的韧性，限制膨胀的应力，避免碎石层后期强度发展过程中因膨胀过大带来的开裂。实施例结果表明，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石的干密度小于常规水泥稳定碎石，但其7d和28d的无侧限抗压强度远高于常规水泥稳定碎石，且28d干缩系数最小为114·10-6，360d路面破损率为0.48％，均优于常规水泥稳定碎石，可以有效提高道路基层的使用寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉1％～10％、碱性激发剂3％～10％。
如无特殊说明，本发明使用的制备原料除磷石膏作为一种固体废弃物外，其它原材料均为市售。
以质量份数计，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括改性磷石膏800～850份，优选为820～830份，更优选为825.7份。在本发明中，所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏为80％～96％，优选为80～90％，更优选为88％；矿粉为1％～10％，优选为6～10％，更优选为6％；碱性激发剂为3％～10％，优选为6～10％，更优选为6％。
在本发明中，所述改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量优选≤35％，更优选≤30％；所述改性磷石膏的pH值优选为≥6.0，更优选≥8.0。以质量百分数计，所述改性磷石膏的含水率优选≤15％，更优选≤10％，水溶性磷含量优选≤0.1％，更优选≤0.05％，水溶性氟含量优选≤0.05％，更优选≤0.01％。在本发明的具体实施例中，优选在不高于65℃的条件下对改性磷石膏进行干燥，以使改性磷石膏的含水率达到上述标准。
在本发明中，所述原状磷石膏优选采用堆存1年以上的磷石膏，更优选为堆存3年以上的磷石膏；所述原状磷石膏的含水率优选≤20％，更优选≤15％；CaSO4含量优选≥85％，更优选≥90％；水溶性磷含量优选≤0.5％，更优选≤0.1％；水溶性氟含量优选≤0.1％，更优选≤0.05％；PH值优选≥3.0，更优选≥4.5。在本发明中，将原状磷石膏堆存1年以上，减少了磷石膏中的水分和有害物质的含量，提高了CaSO4含量，有利于提高陈化效果。
在本发明中，所述矿粉优选为S95级粒化高炉矿渣粉，所述矿粉中Al2O3的质量百分数≥10％。
在本发明中，所述碱性激发剂优选为普通硅酸盐水泥、水泥熟料和生石灰的一种或几种。在本发明中，所述普通硅酸盐水泥更优选为28d抗压强度≥32.5Mpa的普通硅酸盐水泥，更优选为P·O 32.5普通硅酸盐水泥和/或P·O 42.5普通硅酸盐。当原状磷石膏PH值≤3.5时，所述碱性激发剂优选采用普通硅酸盐水泥和生石灰的混合物，所述混合物中普通硅酸盐水泥和生石灰的质量比优选为8.4：1.6，采用上述比例的普通硅酸盐水泥和生石灰的混合物有利于减少改性磷石膏稳定碎石后期的碳化反应，防止过多的碳化反应导致后期吸水率增加，使稳定碎石的抗压强度降低。
在本发明中，所述改性磷石膏的制备方法优选包括以下步骤：将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合后进行陈化，得到所述改性磷石膏。在本发明中，所述陈化的时间优选为3～45d。在本发明中，当温度≥30℃时，所述陈化时间优选为3d；当温度≥15℃且＜30℃时，所述陈化时间优选为7d；温度≥0℃且＜15℃时，陈化时间优选为12d；当温度＜0℃时，陈化时间优选为22d～45d。
在本发明中，陈化过程中形成的C-S-H凝胶以磷石膏中的CaSO4为晶核逐渐生长，并将其包裹，使气硬性的磷石膏变为水硬性的材料，一方面，部分细小颗粒的磷石膏胶结成较大的颗粒状的、块状且有一定强度的磷石膏大颗粒，可以起到填充细骨料的作用，从而起到提高材料强度的作用，另一方面，磷石膏中的水溶性磷和氟被水化生成磷酸钙、氟酸钙、钙矾石、硅酸钙等产物胶结在一起，将磷石膏中的杂质固化，降低磷石膏对环境的污染。本发明将磷石膏进行改性，使其由气硬性材料转变为水硬性材料，可以代替大部分的水泥，起到降低成本、减少炭排放、废固再利用的效果。
以改性磷石膏的质量份数为基准，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括矿粉65～107份，优选为80～100份，更优选为86.8份。在本发明中，所述矿粉优选为S95级粒化高炉矿渣粉，所述矿粉中Al2O3的含量优选≥10％。在本发明中，矿粉可以起到水解生成钙矾石和凝胶作用。
以改性磷石膏的质量份数为基准，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括赤泥1～5份，优选为2.5～5份，更优选为4～5份。在本发明中，所述赤泥优选为拜耳法赤泥，所述赤泥中Al2O3的含量优选≥15％；所所述赤泥的pH值优选为10.29～11.83。在本发明中，碱性的赤泥有利于破坏矿渣表面的酸性膜层，使溶液中足够的极性离子进入矿渣结构内部，并与阳离子作用使矿渣分解，起到调控水化进程的作用。同时，配合碱性激发剂的作用，赤泥会释放[AlO2 -]离子到溶液中，调控钙矾石形成速率，使钙矾石的体积大于水化前的体积，对稳定碎石提供微膨胀效应，防止稳定碎石后期出现开裂。
以改性磷石膏的质量份数为基准，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括水泥9～15份，优选为9～12.5份，更优选为9～11份。在本发明中，所述水泥优选为普通硅酸盐水泥，所述水泥的28d抗压强度优选≥32.5MPa。在本发明中，水泥作为辅助成分，与改性磷石膏以及赤泥发生水化反应及生成钙矾石，提高水泥的强度。
以改性磷石膏的质量份数为基准，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括碎石1170～1290份，优选为1200～1290份，更优选为1250～1290份。在本发明中，所述碎石优选为级配碎石，优选采用公称粒径为4.75～9.5mm、9.5～19mm和19～26.5mm的碎石进行级配得到的级配碎石。以质量百分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石优选为25.51％～30.77％，更优选为30.15％～30.77％，进一步优选为30.77％；公称粒径为9.5～19mm的碎石为25.51％～30.77％，更优选为30.15％～30.77％，进一步优选为30.77％；公称粒径为19～26.5mm的碎石为38.46％～48.98％，更优选为38.46％～40.00％，进一步优选为38.46％。所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数不超过5％；所述级配碎石的压碎值优选为≤30％，更优选为≤22％。在本发明中，通过使用级配碎石，并将级配碎石的压碎值限制在上述范围内，有利于提高稳定碎石的压实密度，提高材料的抗压性能。
以改性磷石膏的质量份数为基准，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括化纤60～90份，优选为80～90份，更优选为85～90份。在本发明中，所述化纤优选为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维中的一种或多种，所述化纤的纤维直径优选≤1mm，更优选≤0.7mm；长径比优选为30～60，更优选为55。在本发明中，所述化纤更优选为废旧化纤。通过利用废旧化纤，可以解决废旧化纤随意堆放污染环境的问题，同时可以利用化纤的韧性，限制稳定碎石的膨胀应力，避免后期强度发展过程中因膨胀过大带来的开裂，进而提高稳定碎石的后期强度。
以改性磷石膏的质量份数为基准，本发明提供的改性磷石膏稳定碎石包括水100～140份，优选为110～130份，更优选为120～125份。
在本发明中，所述改性磷石膏稳定碎石的pH值优选为11.5～12.5。更优选为12.0。本发明将改性磷石膏稳定碎石的pH值控制在上述范围内，稳定碎石内部的碱性环境破坏矿渣表面酸性膜层，使溶液的极性离子进入矿渣结构内部，并与其中的阳离子作用使矿渣分解，起到调控水化进程的作用，从而提高稳碎石的硬度。
本发明还提供了上述方案所述改性磷石膏稳定碎石的制备方法，包括以下步骤：将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤和水混合，得到混合料；将所述混合料和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石。
在本发明的具体实施例中，优选根据具体的设计强度等要求，采用《JTGTF20-2015公路路面基层施工技术细则》中“4、混合料组成设计”规定的计算方法确定各组分的具体含量，混合方式优选采用“5、混合料生产、摊铺及碾压”中规定的拌合方式对各组分进行拌合。
本发明还提供了上述方案所述改性磷石膏稳定碎石在道路基层中的应用。本发明对所述所述改性磷石膏稳定碎石的具体应用方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，原料组成如下：改性磷石膏800份、矿粉65份、赤泥1份、水泥9份、碎石1290份、化纤60份、水100份。
其中，改性磷石膏的原料包括以下质量分数的原料：95％的原状磷石膏，原状磷石膏为堆存3年以上的磷石膏，含水率为18.6％，CaSO4含量为87％，水溶性磷含量为0.5％，水溶性氟含量为0.09％，PH值为3.2；1％的矿粉，矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含为量11％，活性指数为99％；4％的碱性激发剂，碱性激发剂由以下质量分数的原料组成：84％的P·O 32.5普通硅酸盐水泥和16％的生石灰。
将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合，在25℃下陈化7d得到改性磷石膏，改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量为15％，PH值为8.6，含水率为11.5％，水溶性磷含量为0.144％，水溶性氟含量为0.021％。
矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量为11％，活性指数为99％。
赤泥为拜耳法赤泥，Al2O3含量为21％。
水泥为P·O 32.5普通硅酸盐水泥，28d抗压强度为35.5MPa。
以质量分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为38.46％，所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数为4％，级配碎石的压碎值为22％。
化纤为废弃的聚丙烯纤维，其中，纤维直径为0.8mm，长径比为40。
将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤、水和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石，改性磷石膏稳定碎石的最大干密度为2113kg/m3，pH值为11.5。
实施例2
一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，原料组成如下：改性磷石膏850份、矿粉107份、赤泥5份、水泥15份、碎石1170份、化纤90份、水140份。
其中，改性磷石膏的原料包括以下质量分数的原料：88％的原状磷石膏，原状磷石膏为堆存3年以上的磷石膏，含水率为15.2％，CaSO4含量为86％，水溶性磷含量为0.46％，水溶性氟含量为0.1％，PH值为3.1；6.4％的矿粉，矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量11％，活性指数为99％；5.6％的碱性激发剂，碱性激发剂为P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合，在30℃下陈化3d得到改性磷石膏，改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量为34.4％，PH值为8.8，含水率为9.1％，水溶性磷含量为0.05％，水溶性氟含量为0.01％。
矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量为11％，活性指数为99％。
赤泥为拜耳法赤泥，Al2O3含为量21％。
水泥为P·O 32.5普通硅酸盐水泥，28d抗压强度为35.5MPa。
以质量分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为38.46％。级配碎石的压碎值为22％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数为5％。
化纤为废弃的聚酯纤维中，其中，纤维直径为0.8mm，长径比为40。
将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤、水和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石，改性磷石膏稳定碎石的最大干密度为2160kg/m3，pH值为12.3。
实施例3
一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，原料组成如下：改性磷石膏825份、矿粉90份、赤泥3份、水泥12份、碎石1240份、化纤75份、水120份。
其中，改性磷石膏的原料包括以下质量分数的原料：90％的原状磷石膏，原状磷石膏为堆存3年以上的磷石膏，含水率为18.0％，CaSO4含量为87％，水溶性磷含量为0.4％，水溶性氟含量为0.10％，PH值为3.4；4.9％的矿粉，矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量为11％，活性指数为99％；5.1％的碱性激发剂，碱性激发剂为P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合，在30℃下陈化3d得到改性磷石膏，改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量为30％，PH值为7.1，含水率为8.8％，水溶性磷含量为0.09％，水溶性氟含量为0.06％。
矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量为11％，活性指数99％。
赤泥为拜耳法赤泥，Al2O3含量21％。
水泥为P·O 32.5普通硅酸盐水泥，28d抗压强度为35.5MPa。
以质量分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为38.46％；级配碎石的压碎值为22％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数为3.5％。
化纤为废弃的聚乙烯纤维，其中，纤维直径为0.8mm，长径比为40。
将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤、水和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石，改性磷石膏稳定碎石的最大干密度为2149kg/m3，pH值为11.8。
对比例1
一种磷石膏稳定碎石，以质量份数计，原料组成如下：原状磷石膏825份、矿粉90份、赤泥3份、水泥12份、碎石1240份、化纤75份、水120份。
其中，原状磷石膏为堆存3年以上的磷石膏，含水率为18.6％，CaSO4含量为87％，水溶性磷含量为0.5％，水溶性氟含量为0.09％，PH值为3.2。
矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量为11％，活性指数为99％。
赤泥为拜耳法赤泥，Al2O3含量为21％。
水泥为P·O 32.5普通硅酸盐水泥，28d抗压强度为35.5MPa。
以质量分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为38.46％；级配碎石的压碎值为22％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘质量分数为5％。
化纤为废弃的聚丙烯纤维，其中，纤维直径为0.8mm，长径比为40。
将原状磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤、水和赤泥混合，得到原状磷石膏稳定碎石，原状磷石膏稳定碎石的最大干密度为2191kg/m3，pH值为11.0。
对比例2
一种原状磷石膏稳定碎石，以质量份数计原料组成如下：原状磷石膏825份、矿粉90份、赤泥3份、水泥12份、碎石1240份、化纤75份、水120份。
其中，原状磷石膏为堆存3年以上的磷石膏，含水率为15.2％，CaSO4含量为86％，水溶性磷含量为0.46％，水溶性氟含量为0.1％，PH值为3.1。
矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉，Al2O3含量为11％，活性指数为99％。
赤泥为拜耳法赤泥，Al2O3含量为21％。
水泥为P·O 32.5普通硅酸盐水泥，28d抗压强度35.5MPa。
以质量分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为38.46％；级配碎石的压碎值为22％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数为3.5％。
化纤为废弃的聚酯纤维，其中，纤维直径为0.8mm，长径比为40。
将原状磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤、水和赤泥混合，得到原状磷石膏稳定碎石，原状磷石膏稳定碎石的最大干密度为2190kg/m3，pH值为10.6。
参照JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的T0805、T0854、T0855、T0856对实施例1～3和对比例1～2得到的稳定碎石的7d无侧限抗压强度、14d无侧限抗压强度、7d和28d线膨胀率、28d干缩系数和360d路面破损率进行测试。测试结果见表1。
表1 实施例1～3和对比例1～2稳定碎石测试结果
Figure BDA0003269460190000111
根据表1，可以看出，将气硬性的原状磷石膏改性为水硬性的改性磷石膏可以有效提高稳定碎石的抗压强度和后期强度。同时，表1中实施例1～3的7d和28d线膨胀率远远大于对比例1和对比例2的线膨胀率，并且28天龄期以前收缩显著，随着养护龄期的增长，收缩逐步趋于平缓，表明本发明制备得到的稳定碎石中，改性磷石膏和赤泥形成了良好的微膨胀结构，可以有效防止稳定碎石收缩，降低了稳定碎石的28d干缩系数。并且，结合化纤的韧性，也避免了后期强度发展过程中因膨胀过大带来的开裂，最终使稳定碎石360d路面破损率大大降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；
所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉1％～10％、碱性激发剂3％～10％。
2.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述改性磷石膏的制备方法包括以下步骤：将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合后陈化，得到所述改性磷石膏；
所述改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量≤35％；所述改性磷石膏的pH值≥6.0；以质量百分数计，所述改性磷石膏的含水率≤15％，水溶性磷含量≤0.1％，水溶性氟含量≤0.05％。
3.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述原状磷石膏为堆存1年以上磷石膏，以质量百分数计，所述原状磷石膏的含水率≤20％，CaSO4含量≥85％，水溶性磷含量≤0.5％，水溶性氟含量≤0.1％；所述原状磷石膏的pH值≥3.0。
4.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述改性磷石膏稳定碎石中的矿粉和所述改性磷石膏中的矿粉均为S95级粒化高炉矿渣粉；所述矿粉中Al2O3的质量百分数独立地≥10％。
5.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述赤泥为拜耳法赤泥，所述赤泥中Al2O3的质量百分数≥15％。
6.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述化纤为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维中的一种或多种；所述化纤的纤维直径≤1mm，长径比为30～60。
7.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述碱性激发剂为普通硅酸盐水泥、水泥熟料和生石灰的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述碎石为级配碎石，以质量百分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为25.51％～30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为25.51％～30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为48.98％～38.46％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数不超过5％；所述级配碎石的压碎值≤30％。
9.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤和水混合，得到混合料，
将所述混合料和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石。
10.权利要求1～8任意一项所述的改性磷石膏稳定碎石或权利要求9所述方法制备的改性磷石膏稳定碎石在道路基层中的应用。
CN202111097590.0A 2021-09-18 2021-09-18 一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用 Active CN113754398B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111097590.0A CN113754398B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111097590.0A CN113754398B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113754398A true CN113754398A (zh) 2021-12-07
CN113754398B CN113754398B (zh) 2022-11-08

Family

ID=78796399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111097590.0A Active CN113754398B (zh) 2021-09-18 2021-09-18 一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113754398B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114751708A (zh) * 2022-04-06 2022-07-15 湖北昌耀新材料工程技术研究有限责任公司 一种磷石膏路堤填料及其应用、公路路面基层的制备方法
CN115893966A (zh) * 2022-11-22 2023-04-04 深圳大学 用于道路基层的水泥稳定磷石膏底灰碎石以及制备方法
CN115947583A (zh) * 2022-07-29 2023-04-11 山东领军科技集团有限公司 一种石墨尾矿道路水稳层材料及其制备方法和应用
CN116950139A (zh) * 2023-07-31 2023-10-27 重庆诺为生态环境工程有限公司 一种稳定的骨架密实结构、防渗复合材料、防渗层及其制备方法和应用
CN117247265A (zh) * 2023-09-27 2023-12-19 中建铁路投资建设集团有限公司 一种环境友好型磷石膏基复合稳定碎石制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104961421A (zh) * 2015-05-28 2015-10-07 武汉德利保生态技术有限公司 赤泥磷石膏水硬性道路基层、道路基层材料及其制备方法
CN106676999A (zh) * 2017-02-09 2017-05-17 山东省交通科学研究院 一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构
CN108516781A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 湖北昌耀新材料股份有限公司 一种磷石膏水泥级配碎石稳定层及其制备方法
CN111848080A (zh) * 2020-07-09 2020-10-30 武汉理工大学 一种过硫磷石膏矿渣水泥稳定层及其磷石膏基胶凝材料、制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104961421A (zh) * 2015-05-28 2015-10-07 武汉德利保生态技术有限公司 赤泥磷石膏水硬性道路基层、道路基层材料及其制备方法
CN106676999A (zh) * 2017-02-09 2017-05-17 山东省交通科学研究院 一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构
CN108516781A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 湖北昌耀新材料股份有限公司 一种磷石膏水泥级配碎石稳定层及其制备方法
CN111848080A (zh) * 2020-07-09 2020-10-30 武汉理工大学 一种过硫磷石膏矿渣水泥稳定层及其磷石膏基胶凝材料、制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114751708A (zh) * 2022-04-06 2022-07-15 湖北昌耀新材料工程技术研究有限责任公司 一种磷石膏路堤填料及其应用、公路路面基层的制备方法
CN115947583A (zh) * 2022-07-29 2023-04-11 山东领军科技集团有限公司 一种石墨尾矿道路水稳层材料及其制备方法和应用
CN115893966A (zh) * 2022-11-22 2023-04-04 深圳大学 用于道路基层的水泥稳定磷石膏底灰碎石以及制备方法
CN116950139A (zh) * 2023-07-31 2023-10-27 重庆诺为生态环境工程有限公司 一种稳定的骨架密实结构、防渗复合材料、防渗层及其制备方法和应用
CN117247265A (zh) * 2023-09-27 2023-12-19 中建铁路投资建设集团有限公司 一种环境友好型磷石膏基复合稳定碎石制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113754398B (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113754398B (zh) 一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用
US11168029B2 (en) Use of mineral fines to reduce clinker content of cementitious compositions
US10737980B2 (en) Use of mineral fines to reduce clinker content of cementitious compositions
US9328027B2 (en) Fast-curing pervious concrete mix
US7141112B2 (en) Cementitious materials including stainless steel slag and geopolymers
RU2416579C2 (ru) Водная суспензия на основе гидравлического связующего и способ ее получения
CN111410500B (zh) 一种磷石膏陶粒球、及圆球型和碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层
AU2007219709B2 (en) Matrix for masonry elements and method of manufacture thereof
KR100592781B1 (ko) 바텀애쉬를 사용한 투수성 콘크리트 조성물
CN108516781A (zh) 一种磷石膏水泥级配碎石稳定层及其制备方法
JP2012516280A (ja) アルカリ活性結合材、前記結合材を用いたアルカリ活性モルタル、コンクリート、コンクリート製品および黄土湿式舗装材
CN113490651A (zh) 天然火山灰的活化及其用途
KR101518443B1 (ko) 산업폐기물을 골재로 이용한 투수성 콘크리트 조성물 및 그 제품의 제조방법
KR101795570B1 (ko) 실리콘 망간 슬래그를 사용한 친환경 도로 긴급 보수재 및 이를 이용한 보수공법
CN111848083B (zh) 一种环境友好型磷石膏复合稳定材料及其制备方法
EP3507256B1 (en) Hyaloclastite, sideromelane or tachylite pozzolan, cement and concrete using same and method of making and using same
SK283995B6 (sk) Spôsob zlepšenia technických vlastností pôdy
KR101896251B1 (ko) 투수성과 보수성을 함께 구비한 경량 보도블록
KR101053032B1 (ko) 무시멘트 황토 습식포장재, 및 상기 습식포장재 제조방법
Dobiszewska et al. Properties of mortar made with basalt powder as sand replacement
EP2305620B1 (en) The use of a concrete material comprising aggregates, cement and a cement additive comprising a mixture of three zeolites for making a prefab construction material.
CN111234711B (zh) 一种高耐久性无机植筋胶及其制备方法
KR101019073B1 (ko) 초조강 시멘트 조성물 및 이를 이용한 라텍스 개질 콘크리트 조성물
KR101222212B1 (ko) 바텀애쉬를 주골재로 이용한 콘크리트 조성물 및 그 제조방법
CN115872644A (zh) 一种磷石膏水硬性胶凝材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant