CN115215599B - 一种钛石膏固结骨料及其制备工艺与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钛石膏固结骨料及其制备工艺与应用，该钛石膏固结骨料包括以下质量百分比的原料：钛石膏颗粒55‑65％、泥渣15‑25％、水泥3‑5％、石膏1‑3％、固化剂3‑9％、早强剂3‑5‰、强化剂3‑5‰、消碱剂5‑8‰及封水剂3‑5‰。该钛石膏固结骨料的制备工艺包括：将原料混合均匀后，散堆闷料4‑6h，得到钛石膏固结骨料。该钛石膏固结骨料在路基中的方法包括：开挖基槽；将钛石膏固结骨料摊铺在所述基槽内，通过逐层压实、平整，再经过养护，以使路基强度到达0.4‑1Mpa。本发明一方面使得钛石膏废渣资源化利用后，能够降低钛石膏废渣的占地及对环境的污染；另一方面制备的钛石膏固结骨料用于路基的施工建设中，钛石膏固结骨料替代沙石料及塘渣基材，可大量节约施工工期，减小施工成本。

Description

一种钛石膏固结骨料及其制备工艺与应用

技术领域

本发明涉及新型环保材料的技术领域，尤其涉及一种钛石膏固结骨料及其制备工艺与应用。

背景技术

钛石膏废渣亦称钛白石膏废渣，是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰来中和大量的酸性废水而产生的，以二水石膏为主要成分的废渣。钛石膏废渣的产量非常大，我国每年产生3000万吨，并且几乎没有得到有效利用，钛石膏的堆放不仅占用大量土地资源，同时还污染环境。

在传统土木工程中以及道路和场地路基的施工建设中，都是路基结合水稳层施工方法，是用人工和机械设备进行场地碾压夯实，再利用大量混凝土及砂石材料进行平整与筑基的传统施工工艺。路基的主要作用是为场地路面铺设提供必要条件，并承受机车车辆或者路面及交通设施荷载的静荷载和动荷载，同时将荷载向路基深处传递与扩散，路基层基承受上部结构荷载影响的那一部分土体。所以必须要具有足够的承载力，路基的沉降量需控制在一定范围内，其次不同部位的地基沉降差不能太大，否则建筑物、场地及道路就会开裂变形；路基要有防止产生倾覆、失稳方面的能力，还要有适当的压力，路基虽不属于建筑的组成部分，但它对保证土建工程、场地道路的坚固耐久具有非常重要的作用。

水稳层即为水泥稳定碎石层属于路面基层，通常采用水泥固化剂搭配，配比不同的水泥、砂石或塘渣通过压实、养护制作而成，这些原材料需要花费大量成本购买，使得道路和场地路基的施工建设成本整体较高。

发明内容

本发明提供了一种钛石膏固结骨料及其制备工艺与应用，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种钛石膏固结骨料，包括以下质量百分比的原料：

钛石膏颗粒55-65％

泥渣15-25％

水泥3-5％

石膏1-3％

固化剂3-9％

早强剂3-5‰

强化剂3-5‰

消碱剂5-8‰

封水剂3-5‰

其中，所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过处理得到。

在一可实施方式中，所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过处理得到，包括：

将钛石膏废渣泥饼粉碎成粒径小于5mm的颗粒；

将所述粒径小于5mm的颗粒与固化剂和脱水剂同时搅拌3-8min；

向搅拌结束后的混合料中加入封水剂混合均匀，然后摊铺晾晒后，得到钛石膏颗粒。

在一可实施方式中，所述钛石膏颗粒的含水率为30-35％。

在一可实施方式中，所述固化剂的固化温度为20-50℃。

在一可实施方式中，所述早强剂包括三乙醇胺、甲酸钙、尿素、亚硝酸盐中的一种或多种。

在一可实施方式中，所述消碱剂由聚乙烯醇、纳米二氧化硅和碳酸钠混合而成。

根据本发明的第二方面，提供了一种钛石膏固结骨料的制备工艺，所述工艺包括：

将钛石膏颗粒55-65％、泥渣15-25％、水泥3-5％、石膏1-3％、固化剂3-9％、早强剂3-5‰、强化剂3-5‰、消碱剂5-8‰及封水剂3-5‰混合，并搅拌均匀得到混合物料；

将混合物料散堆闷料4-6h，得到钛石膏固结骨料。

在一可实施方式中，将混合物料散堆闷料4-6h，得到钛石膏固结骨料的含水率不低于30％。

根据本发明的第三方面，提供了一种钛石膏固结骨料在路基中的应用。

在一可实施方式中，所述应用方法包括：

开挖基槽；

将钛石膏固结骨料摊铺在所述基槽内，通过逐层压实、平整，逐步提高钛石膏固结骨料的密实度；

钛石膏固结骨料的密实度达到85％，再经过28-35天养护期，以使路基强度到达0.4-1Mpa。

本发明通过使用由钛石膏废渣处理后的钛石膏颗粒为主要原料，并加入泥渣、水泥、石膏、固化剂早强剂、强化剂、消碱剂及封水剂制备钛石膏固结骨料，一方面钛石膏废渣资源化利用后，能够降低钛石膏废渣的占地及对环境的污染；另一方面制备的钛石膏固结骨料用于路基的施工建设中，钛石膏固结骨料替代沙石料及塘渣基材，可大量节约施工工期，减小施工成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本发明实施例提供的一种钛石膏固结骨料在路基中的应用的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种钛石膏固结骨料，包括如下质量百分比的原料：

钛石膏颗粒55-65％

泥渣15-25％

水泥3-5％

石膏1-3％

固化剂3-9％

早强剂3-5‰

强化剂3-5‰

消碱剂5-8‰

封水剂3-5‰

其中，钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过处理得到。

具体的，钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过处理得到，包括如下步骤：

破碎：使用破碎机将钛石膏废渣形成的泥饼粉碎，粒径小于5mm的颗粒去筛，大于5mm的颗粒再次置于破碎机内进行粉碎；

固化搅拌：将粒径小于5mm的钛石膏废渣颗粒输送至搅拌机装置内，与固化剂和脱水剂同时拌合3-8min，脱水剂使游离水变成结晶水，使得钛石膏废渣颗粒的含水率下降10％左右，固化剂用于增加颗粒强度；

摊铺晾晒：向搅拌结束后的混合料中加入封水剂混合均匀，然后摊铺晾晒后，得到钛石膏颗粒，钛石膏颗粒的含水率为30-35％。为了提高摊铺晾晒的效率，钛石膏颗粒的摊铺厚度不超过30cm，且晾晒过程中多次翻拌，以使钛石膏颗粒能够均匀晾晒。加入封水剂，使得钛石膏包浆形成独立的颗粒，封水效果更好，使得固结骨料中钛石膏的占比大大提升，从而避免了封水效果差的问题。封水剂为水玻璃、木质素磺酸盐、酚醛树脂、环氧树脂等，本发明对封水剂的具体选择不做限制。

泥渣的来源有基坑挖掘出的弃土或桩基土以及盾构泥浆等，泥渣在使用时，先进行预处理，预处理步骤包括：

向泥渣原料中加入絮凝剂进行脱水，得到含水率为50-60％的泥饼；其中絮凝剂用于辅助脱水；

脱水后加入破胶剂，并将泥饼的含水率减少至20-30％后，筛出粒径小于5mm的泥渣，得到的预处理的泥渣可用于制备钛石膏固结骨料。

本发明使用的固化剂为常温固化剂，固化剂的固化温度为20-50℃，例如脂肪族多胺类固化剂或者脂环族多胺类固化剂。

早强剂包括三乙醇胺、甲酸钙、尿素、亚硝酸盐中的一种或多种。

消碱剂由聚乙烯醇、纳米二氧化硅和碳酸钠混合而成。消碱剂用于迅速吸收水泥水化过程史产生的氢氧化钙并生成高强微晶体，通过引入树脂类物质，降低氢氧化钙向表面扩散的速度，有效缓解钛石膏固结骨料表面的泛碱现象。

本发明还提供一种钛石膏固结骨料的制备工艺，该工艺包括：

将钛石膏颗粒55-65％、泥渣15-25％、水泥3-5％、石膏1-3％、固化剂3-9％、早强剂3-5‰、强化剂3-5‰、消碱剂5-8‰及封水剂3-5‰混合，并搅拌均匀得到混合物料；

将混合物料散堆闷料4-6h，得到钛石膏固结骨料。

本发明还公开一种钛石膏固结骨料在路基中的应用，该应用方法的流程示意图如图1所示，该应用方法包括：

步骤S101、开挖基槽；

具体在待铺设的路面处根据施工要求开挖符合尺寸要求的基槽。

步骤S102、将钛石膏固结骨料摊铺在基槽内，通过逐层压实、平整，逐步提高石膏固结骨料的密实度；

将制备的钛石膏固结骨料转移至施工场地，然后摊铺在基槽内，摊铺后，进行压实和平整处理，提高钛石膏固结骨料的密实度，以提高路基的强度。

步骤S103、钛石膏固结骨料的密实度达到85％再经过28-35天养护期，以使路基强度到达0.4-1Mpa。

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细描述。

实施例1

一种钛石膏固结骨料，包括如下质量百分比的原料：

钛石膏颗粒55.7％

泥渣25％

水泥5％

石膏3％

固化剂9％

早强剂5‰

强化剂5‰

消碱剂8‰

封水剂5‰

其中固化剂为脂环族多胺类固化剂；早强剂为三乙醇胺；强化剂为氢氧化钠；消碱剂为聚乙烯醇、纳米二氧化硅和碳酸钠按照质量比为2:1:1混合而成。

具体的，钛石膏颗粒通过如下方法制备得到：

破碎：使用破碎机将钛石膏废渣形成的泥饼粉碎，粒径小于5mm的颗粒去筛，大于5mm的颗粒再次置于破碎机内进行粉碎；

固化搅拌：将粒径小于5mm的钛石膏废渣颗粒输送至搅拌机装置内，与固化剂和脱水剂同时拌合3min，脱水剂使游离水变成结晶水，使得钛石膏废渣颗粒的含水率下降10％左右，固化剂用于增加颗粒强度；

摊铺晾晒：向搅拌结束后的混合料中加入封水剂水玻璃混合均匀，然后摊铺晾晒后，得到钛石膏颗粒，钛石膏颗粒的含水率为30％。

该钛石膏固结骨料的制备工艺，包括如下步骤：

将钛石膏颗粒、泥渣、水泥、石膏、固化剂、早强剂、强化剂、消碱剂及封水剂混合，并搅拌均匀得到混合物料；

将混合物料散堆闷料4h，得到钛石膏固结骨料，钛石膏固结骨料的含水率为35％。

该钛石膏固结骨料在路基中的应用方法包括：

步骤S11、在待铺设的路面处根据施工要求开挖符合尺寸要求的基槽；

步骤S12、将制备的钛石膏固结骨料转移至施工场地，然后将钛石膏固结骨料摊铺在基槽内，通过逐层压实、平整，逐步提高石膏固结骨料的密实度至85％；

步骤S13、再经过28天养护期后，路基强度到达0.4Mpa。

实施例2

一种钛石膏固结骨料，包括如下质量百分比的原料：

钛石膏颗粒63％

泥渣20％

水泥4％

石膏2.3％

固化剂9％

早强剂4‰

强化剂4‰

消碱剂6‰

封水剂3‰

其中固化剂为脂肪族多胺类固化剂；早强剂为三乙醇胺和甲酸钙按照质量比为1:1混合；强化剂为氢氧化钠；消碱剂为聚乙烯醇、纳米二氧化硅和碳酸钠按照质量比为1:1:1混合而成。

具体的，钛石膏颗粒通过如下方法制备得到：

破碎：使用破碎机将钛石膏废渣形成的泥饼粉碎，粒径小于5mm的颗粒去筛，大于5mm的颗粒再次置于破碎机内进行粉碎；

固化搅拌：将粒径小于5mm的钛石膏废渣颗粒输送至搅拌机装置内，与固化剂和脱水剂同时拌合5min，脱水剂使游离水变成结晶水，使得钛石膏废渣颗粒的含水率下降10％左右，固化剂用于增加颗粒强度；

摊铺晾晒：向搅拌结束后的混合料中加入封水剂木质素磺酸钠混合均匀，然后摊铺晾晒后，得到钛石膏颗粒，钛石膏颗粒的含水率为35％。

该钛石膏固结骨料的制备工艺，包括如下步骤：

将钛石膏颗粒、泥渣、水泥、石膏、固化剂、早强剂、强化剂、消碱剂及封水剂混合，并搅拌均匀得到混合物料；

将混合物料散堆闷料5h，得到钛石膏固结骨料，钛石膏固结骨料的含水率为35％。

该钛石膏固结骨料在路基中的应用方法包括：

步骤S21、在待铺设的路面处根据施工要求开挖符合尺寸要求的基槽；

步骤S22、将制备的钛石膏固结骨料转移至施工场地，然后将钛石膏固结骨料摊铺在基槽内，通过逐层压实、平整，逐步提高石膏固结骨料的密实度至85％；

步骤S23、再经过30天养护期后，路基强度到达0.7Mpa。

实施例3

一种钛石膏固结骨料，包括如下质量百分比的原料：

钛石膏颗粒65％

泥渣23％

水泥4.1％

石膏1.5％

固化剂5％

早强剂3‰

强化剂3‰

消碱剂5‰

封水剂3‰

其中固化剂为脂肪族多胺类固化剂；早强剂为三乙醇胺、甲酸钙和尿素按照质量比为2:2:1混合；强化剂为氢氧化钠；消碱剂为聚乙烯醇、纳米二氧化硅和碳酸钠按照质量比为1:1:1混合而成。

具体的，钛石膏颗粒通过如下方法制备得到：

破碎：使用破碎机将钛石膏废渣形成的泥饼粉碎，粒径小于5mm的颗粒去筛，大于5mm的颗粒再次置于破碎机内进行粉碎；

固化搅拌：将粒径小于5mm的钛石膏废渣颗粒输送至搅拌机装置内，与固化剂和脱水剂同时拌合8min，脱水剂使游离水变成结晶水，使得钛石膏废渣颗粒的含水率下降10％左右，固化剂用于增加颗粒强度；

摊铺晾晒：向搅拌结束后的混合料中加入封水剂环氧树脂混合均匀，然后摊铺晾晒后，得到钛石膏颗粒，钛石膏颗粒的含水率为33％。

该钛石膏固结骨料的制备工艺，包括如下步骤：

将钛石膏颗粒、泥渣、水泥、石膏、固化剂、早强剂、强化剂、消碱剂及封水剂混合，并搅拌均匀得到混合物料；

将混合物料散堆闷料6h，得到钛石膏固结骨料，钛石膏固结骨料的含水率为35％。

该钛石膏固结骨料在路基中的应用方法包括：

步骤S31、在待铺设的路面处根据施工要求开挖符合尺寸要求的基槽；

步骤S32、将制备的钛石膏固结骨料转移至施工场地，然后将钛石膏固结骨料摊铺在基槽内，通过逐层压实、平整，逐步提高石膏固结骨料的密实度至85％；

步骤S33、再经过35天养护期后，路基强度到达1Mpa。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种钛石膏固结骨料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：

钛石膏颗粒55-65%

泥渣15-25%

水泥3-5%

石膏1-3%

固化剂3-9%

早强剂3-5‰

强化剂3-5‰，所述强化剂为氢氧化钠；

消碱剂5-8‰

封水剂3-5‰，

其中，所述钛石膏颗粒由钛石膏废渣经过处理得到，包括：

将钛石膏废渣泥饼粉碎成粒径小于5mm 的颗粒；

将所述粒径小于5mm的颗粒与固化剂和脱水剂同时搅拌3-8min；

向搅拌结束后的混合料中加入封水剂混合均匀，然后摊铺晾晒后，得到钛石膏颗粒，所述封水剂为水玻璃、木质素磺酸盐、酚醛树脂或环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的钛石膏固结骨料，其特征在于，所述钛石膏颗粒的含水率为30-35%。

3.根据权利要求2所述的钛石膏固结骨料，其特征在于，所述固化剂的固化温度为20-50℃。

4.根据权利要求1所述的钛石膏固结骨料，其特征在于，所述早强剂包括三乙醇胺、甲酸钙、尿素、亚硝酸盐中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的钛石膏固结骨料，其特征在于，所述消碱剂由聚乙烯醇、纳米二氧化硅和碳酸钠混合而成。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的钛石膏固结骨料的制备工艺，其特征在于，所述工艺包括：

将钛石膏颗粒55-65%、泥渣15-25%、水泥3-5%、石膏1-3%、固化剂3-9%、早强剂3-5‰、强化剂3-5‰、消碱剂5-8‰及封水剂3-5‰混合，并搅拌均匀得到混合物料；

将混合物料散堆闷料4-6h，得到钛石膏固结骨料。

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，将混合物料散堆闷料4-6h，得到钛石膏固结骨料的含水率不低于30%。

8.根据权利要求6-7任一项所述工艺制备的钛石膏固结骨料在路基中的应用。

9.根据权利要求8所述钛石膏固结骨料在路基中的应用，其特征在于，所述应用方法包括：

开挖基槽；

将钛石膏固结骨料摊铺在所述基槽内，通过逐层压实、平整，逐步提高钛石膏固结骨料的密实度；

钛石膏固结骨料的密实度达到85%，再经过28-35天养护期，以使路基强度到达0.4-1Mpa。