CN115368099B - 一种环保型磷石膏基混凝土、装配式路面板及制备方法和应用 - Google Patents

一种环保型磷石膏基混凝土、装配式路面板及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种环保型磷石膏基混凝土、装配式路面板及制备方法和应用，属于道路工程技术领域；其原料包括以下重量份数的各组分：水泥5～7份、复合矿物掺合料3～5份、改性磷石膏30～35份、辉绿岩10～12份、钢渣50～60份、减水剂0.5～0.7份、早强剂0.3～0.6份。本发明利用羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂和碱性聚合物对磷石膏进行改性，使水泥‑矿物掺合料‑磷石膏颗粒能够紧密粘结在一起，形成致密的空间网状结构，提高混凝土的密实度、强度及耐久性能，同时有效遏制磷石膏中重金属污染物溶解与析出；另外，本发明将综合利用率低的磷石膏大规模地应用到公路建设中，可有效提高磷石膏的利用率，减少磷石膏的堆放污染问题，同时降低生产成本。

Description

一种环保型磷石膏基混凝土、装配式路面板及制备方法和 应用
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种环保型磷石膏基混凝土、装配式路面板及制备方法和应用。
背景技术
磷石膏是湿法生产磷酸的副产物，每生产1吨磷酸将产生3-5吨磷石膏。磷石膏对环境存在最大危害的成分是可溶磷和氟，目前，磷石膏的处理方式主要有两种：堆存处理与回收综合利用。据统计，我国堆存处理的磷石膏约占其总产生量的90％，仅仅只有少部分的磷石膏能被综合利用，回收利用率低。若将磷石膏堆放起来，可溶性磷和氟等就会在雨水冲刷下逐渐转移到周边的土壤、地下水和河流中，而将对环境造成极大污染，既造成土壤污染，又造成水体富营养化。因此，提高磷石膏的综合利用率具有重要意义。
目前在综合利用领域，磷石膏主要用于制备硫酸联产水泥、水泥缓凝剂、半水石膏、石膏板、自流平石膏等，产销量相对较小、综合利用率不高。因此，需要进一步拓宽磷石膏的新途径，继续推广磷石膏在生产水泥和新型建筑材料等领域的利用，在确保环境安全的前提下，探索磷石膏在土壤改良、井下充填、路基材料等领域的应用，推进大宗固废综合利用绿色发展。由于公路建设具有点多、线长、面广的特点，需要消耗大量原材料，如何保证公路优良性能的同时使磷石膏大量运用于公路建设中，将对推动磷肥工业可持续发展以及实现国家绿色环保理念具有重要意义。
目前已有较多研究将磷石膏应用于道路基层材料中，但是将磷石膏用于道路面层中的研究较少。另一方面，直接将磷石膏用于道路路面面层材料中存在以下问题：一是磷石膏的水稳定性差；二是磷石膏里含有氟等有害元素，会造成水污染问题；三是磷石膏的含水量较大，容易结团结块，不易施工。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种环保型磷石膏基混凝土，可有效提高磷石膏的综合利用率，减少磷石膏的堆放污染问题；同时可以提升磷石膏的水稳定性，还能解决磷石膏的污染问题。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种环保型磷石膏基混凝土，其原料包括以下重量份数的各组分：水泥5～7份、复合矿物掺合料3～5份、改性磷石膏30～35份、辉绿岩10～12份、钢渣50～60份、减水剂0.5～0.7份、早强剂0.3～0.6份；
所述改性磷石膏的制备方法如下：在反应容器中加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物和磷石膏，加水后搅拌均匀，然后经干燥、粉磨后即得到所述改性磷石膏。
本发明的环保型磷石膏基混凝土以水泥和复合矿物掺合料为胶凝材料，以改性磷石膏和辉绿岩为细集料，以钢渣为粗集料。磷石膏具有较强的酸性，会影响矿物掺合料的水化；此外，磷石膏的水稳定性不好，存在导致道路下沉的风险。因此，本发明利用羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂和碱性聚合物对磷石膏进行改性，磷石膏与羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物混合后，能够促进羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂与碱性聚合物共同发挥作用，吸附-包裹游离磷石膏颗粒，并共同激发水泥-矿物掺合料-磷石膏的水硬性胶凝活性，使水泥-矿物掺合料-磷石膏颗粒能够紧密粘结在一起，形成致密的空间网状结构，提高混凝土的密实度、强度及耐久性能，最大限度的阻断外界水分与磷石膏接触的通道和路径，大幅提高磷石膏复合稳定材料水稳定性，同时有效遏制磷石膏中重金属污染物溶解与析出。
优选地，所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物与磷石膏的重量比为(1.0～2.0)：(0.2～0.5)：(3.0～5.0)：100。
优选的，所述碱性聚合物为聚乙烯亚胺。
优选地，所述复合矿物掺合料包括煅烧高岭土、粉煤灰或矿渣中的至少一种。
优选地，所述钢渣包括三种粒径，各粒径分布及其占所述钢渣总重量的百分比如下：
5～10mm，占比20～22％；
10～20mm，占比49～50％；
20～30mm，占比29～30％。
优选地，所述磷石膏中CaO的含量大于38wt％，SO3的含量大于49wt％。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述早强剂包括甲酸钙、多聚磷酸钠、溴化钙、三乙醇胺或三异丙醇胺中的至少一种。
可选地，所述硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷或乙基三甲氧基硅烷。
本发明的另一目的是提供含有所述环保型磷石膏基混凝土的一种装配式混凝土路面板。
本发明的再一目的是提供所述装配式混凝土路面板的制备方法，包括以下步骤：
S1.按重量份数称取所述水泥、复合矿物掺合料、改性磷石膏、辉绿岩和钢渣，搅拌均匀，得到混合料；
S2.按重量份数称取所述减水剂和早强剂，加入步骤S1得到的混合料中，再按水灰比0.40～0.45加入水，拌合均匀，得到所述环保型磷石膏基混凝土；
S3.将步骤S2得到的所述环保型磷石膏基混凝土浇灌至预制模板内，标准养生后得到所述装配式混凝土路面板。
本发明还提供所述装配式混凝土路面板的施工方法，具体如下：待路基填筑完成后，将所述装配式混凝土路面板铺在路基表面，再进行拼装即可，所述装配式混凝土路面板的宽度方向上采用拉杆进行固定，长度方向上采用榫卯结构进行咬合固定。
针对磷石膏含水率大、容易结团结块、不易施工的问题，本发明将磷石膏基混凝土预制成装配式混凝土路面板，路面板的尺寸小，混凝土用量少，可避免混凝土出现结团问题；此外，通过先预制成路面板再运送至施工现场，可避免现场施工由于拌和、摊铺不规范导致的路面质量问题，很好的解决了磷石膏不易施工的问题。将此装配式水泥混凝土路面用于农村道路铺装，粗集料采用钢渣，可增加路面的抗滑和耐磨性能；细集料采用磷石膏，可有效提高磷石膏的利用率，减少磷石膏的堆放污染问题；与传统的水泥混凝土路面相比，本发明的施工工艺采用预制拼装施工，可减少水泥混凝土路面施工周期长所带来的问题，提高施工效率，并且磷石膏被反应、封存于水泥混凝土板内，有害物质无法渗出，真正实现无污染，高效率的目的。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
(1)本发明的磷石膏基混凝土力学性能优异，7d立方体抗压强度不低于22MPa，28d立方体抗压强度不低于31.1MPa，抗弯拉强度不低于4.1MPa，立方体劈裂抗拉强度不低于2.58Mpa。
(2)本发明利用羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂和碱性聚合物对磷石膏进行改性，其中碱性聚合物一方面与羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂反应，一方面起到碱性激发剂的作用，通过磷石膏与羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物混合后，使得到的磷石膏基混凝土水稳定性优异，且有效遏制磷石膏中重金属污染物的溶解与析出，解决磷石膏的污染问题。
(3)将综合利用率低的磷石膏大规模地应用到公路建设中，可有效提高磷石膏的利用率，减少磷石膏的堆放污染问题，同时降低生产成本。
附图说明
图1为装配式混凝土路面板横向连接示意图；
图2为装配式混凝土路面板纵向连接示意图。
图中，1、装配式混凝土路面板；2、吊孔；3、锚件；4、预应力孔；5、拉杆。
具体实施方式
下面将对本发明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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下各实施例和对比例中，所述复合矿物掺合料为粉煤灰和矿渣以3：2的比例混合。其中，粉煤灰为二级粉煤灰，细度为300目～400目。矿渣为S95级矿渣粉，颗粒比表面积为425-430m2/kg。水泥为42.5普通硅酸盐水泥。聚羧酸减水剂的减水率为25％。磷石膏的化学组成如下：SO3 49.2wt％、CaO 38.53wt％、SiO2 7.88wt％、P2O5 1.39wt％、Fe2O30.85wt％、Al2O3 0.75wt％、F 0.33wt％、Na2O 0.33wt％、K2O 0.18wt％、BaO 0.17wt％、TiO20.15wt％、SrO 0.10wt％；
本发明优选地环保型磷石膏基混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.称取水泥、复合矿物掺合料、改性磷石膏、辉绿岩和钢渣，搅拌均匀，得到混合料；
S2.称取减水剂和早强剂，加入步骤S1得到的混合料中，再按水灰比0.40～0.45加入水，拌合均匀，得到所述环保型磷石膏基混凝土。
在下述各实施例和对比例中，如无特别说明，混凝土均采用上述方法制备得到。
本发明的碱性聚合物为聚乙烯亚胺，为市售品，pH(5％aq)值为10～12，对其来源没有特殊限制。在下述各实施例和对比例中，聚乙烯亚胺为上海攻碧克公司的型号为GBK-PEI9的聚乙烯亚胺。本发明对所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。在下述各实施例和对比例中，羟基封端的聚二甲基硅氧烷由美国Sigma-Aldrich公司提供。
实施例1
本实施例提供一种环保型磷石膏基混凝土，其原料包括以下重量份数的各组分：水泥6份、复合矿物掺合料4份、改性磷石膏32.5份、粒径为0～5mm的辉绿岩11.4份、粒径为5～10mm的钢渣11.7份、粒径为10～20mm的钢渣27.8份、粒径为20～30mm的钢渣16.6份、聚羧酸减水剂0.6份、甲酸钙0.45份；
其中改性磷石膏的制备方法如下：先称取羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物、磷石膏、水加入反应容器中，搅拌均匀，然后经干燥、粉磨后过200～375目筛，即得到改性磷石膏。所述硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷；所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、碱性聚合物、磷石膏、水的重量比为1.5：0.25：4.0：100：80。
实施例2
实施例2的环保型磷石膏基混凝土与实施例1的区别之处在于，其原料包括以下重量份数的各组分：水泥5份、复合矿物掺合料3份、改性磷石膏30份、粒径为0～5mm的辉绿岩11.8份、粒径为5～10mm的钢渣12.4份、粒径为10～20mm的钢渣28.7份、粒径为20～30mm的钢渣17.1份、聚羧酸减水剂0.5份、三异丙醇胺0.35份。
其中改性磷石膏的制备方法如下：先称取羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物、磷石膏、水加入反应容器中，搅拌均匀，然后经干燥、粉磨后过200～375目筛，即得到改性磷石膏。所述硅烷偶联剂为乙基三甲氧基硅烷；所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物、磷石膏、水的重量比为2.0：0.20：5.0：100：80。
实施例3
实施例3的环保型磷石膏基混凝土与实施例1的区别之处在于，其原料包括以下重量份数的各组分：水泥7份、复合矿物掺合料5份、改性磷石膏35份、粒径为0～5mm的辉绿岩10.9份、粒径为5～10mm的钢渣11.1份、粒径为10～20mm的钢渣26.8份、粒径为20～30mm的钢渣16.2份、聚羧酸减水剂0.7份、三乙醇胺0.55份。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，本对比例混凝土的原料包括以下重量份数的各组分：水泥6份、复合矿物掺合料4份、磷石膏32.5份、粒径为0～5mm的辉绿岩11.4份、粒径为5～10mm的钢渣11.7份、粒径为10～20mm的钢渣27.8份、粒径为20～30mm的钢渣16.6份、聚羧酸减水剂0.6份、甲酸钙0.45份。区别之处在于，本对比例的环保型磷石膏基混凝土原料中采用未经改性的磷石膏。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，区别之处在于，本对比例的改性磷石膏的制备方法如下：先称取羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、氢氧化钠、磷石膏、水加入反应容器中，搅拌均匀，然后经干燥、粉磨后过200～375目筛，即得到改性磷石膏。所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、氢氧化钠、磷石膏、水的重量比为1.5：0.25：4.0：100：80。
即与实施例1相比，本对比例采用氢氧化钠替换碱性聚合物。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，区别之处在于，本对比例的改性磷石膏的制备方法如下：先称取烷基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、碱性聚合物、磷石膏、水加入反应容器中，搅拌均匀，然后经干燥、粉磨后过200～375目筛，即得到改性磷石膏。所述烷基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、碱性聚合物、磷石膏、水的重量比为1.5：0.25：4.0：100：80。
即与实施例1相比，本对比例的磷石膏的改性方法中采用烷基封端的聚二甲基硅氧烷替换羟基封端的聚二甲基硅氧烷。
对比例4
本对比例的磷石膏基混凝土，其原料包括以下重量份数的各组分：水泥6份、复合矿物掺合料4份、磷石膏30.73份、粒径为0～5mm的辉绿岩11.4份、粒径为5～10mm的钢渣11.7份、粒径为10～20mm的钢渣27.8份、粒径为20～30mm的钢渣16.6份、聚羧酸减水剂0.6份、甲酸钙0.45份、羟基封端的聚二甲基硅氧烷0.46份、甲基三乙氧基硅烷0.08份、碱性聚合物1.23份。
本对比例的磷石膏基混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份数称取水泥、复合矿物掺合料、磷石膏、辉绿岩和钢渣，搅拌均匀，得到混合料；
S2.按重量份数称取聚羧酸减水剂、甲酸钙、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷和碱性聚合物，加入步骤S1得到的混合料中，再按水灰比0.40加入水，拌合均匀，得到磷石膏基混凝土。
即与实施例1相比，本对比例不先对磷石膏进行改性，而是将羟基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷和碱性聚合物作为外加剂一起加入到混凝土原料中制备混凝土。
实施例4
本实施例提供一种装配式混凝土路面板的制备方法，具体步骤如下：在混凝土浇筑前，需要对模板的质量、钢筋和预埋件进行检查；然后将实施例1～3得到的环保型磷石膏基混凝土浇灌到模板内，预制混凝土模板的尺寸为3.5*3*0.25m；浇筑完成后在温度为20±2℃，相对湿度不低于95％条件下养生28d，即得到所述装配式混凝土路面板。
根据本实施例制备方法制备的装配式混凝土路面板1，长为3.5m，宽为3.0m，厚为0.25m；包括吊孔2，吊孔2的直径为10cm，中心到装配式混凝土路面板1两边的距离为50cm；在装配式混凝土路面板1的一侧长度方向上设有两个边长为4cm的正方形的凸起，在另一侧设有两个边长为5cm的正方形的凹槽；装配式混凝土路面板1的宽度方向上均匀设有若干个锚件3，锚件3上设有预应力孔4。
实施例5
本实施例提供一种装配式混凝土路面板的施工方法，具体步骤如下：将装配式混凝土路面板运送至现场，待路基填筑完成后，通过吊装设备和吊孔2配合将装配式混凝土路面板铺在路基表面，再进行拼装即可；装配式混凝土路面板的宽度方向上采用拉杆5进行固定，拉杆5与锚件3之间采用环氧树脂粘结；长度方向上通过正方形凸起和正方形凹槽进行咬合固定(如图1和图2所示)，拼接完成后，养生5-6小时，待环氧树脂完全固化后，即可通车。
试验例
①按照实施例4的方法，将实施例1～3和对比例1～3的环保型磷石膏基混凝土制成装配式混凝土路面板，然后按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG 3420-2020)中的相关规定，测试混凝土路面板的力学性能，测试结果见表1。
表1混凝土路面板的力学性能
由表1的结果可知，实施例1～3的装配式混凝土路面板7d立方体抗压强度不低于22MPa，28d立方体抗压强度不低于31.1MPa，抗弯拉强度不低于4.1MPa，立方体劈裂抗拉强度不低于2.58Mpa，力学性能优异。与实施例1相比，对比例1采用未经改性的磷石膏，混凝土路面板的力学性能显著降低；对比例2采用氢氧化钠溶液代替碱性聚合物，混凝土路面板的力学性能也明显降低。
②测试实施例1和对比例1～3的磷石膏基混凝土的水稳定性，分别进行以下两组试验：
组一(标准养生)：将磷石膏基混凝土倒入模板中，24h后拆模，拆模后在温度为20±2℃，湿度为不低于95％的条件下养生28d；
组二(水养)：将磷石膏基混凝土倒入模板中，24h后拆模，标准养护14d，然后浸入水中养生14d；
然后测试试块的抗压强度，测试结果见表2，其中，强度折损率＝(P0-P)/P0，式中，P0为组一的抗压强度，P为组二的抗压强度。
表2水稳定性测试结果
由表2的数据可知，实施例1的强度折损率低，说明其水稳定性能优异。与实施例1相比，对比例1的混凝土由于磷石膏未经改性，其强度折损率显著升高，说明其水稳定性差；对比例2采用氢氧化钠溶液代替碱性聚合物，对比例3采用烷基封端的聚二甲基硅氧烷替换羟基封端的聚二甲基硅氧烷，其强度均折损率均显著升高，说明其水稳定性差。通过比较对比例1～3可以发现，须在羟基封端的聚二甲基硅氧烷和碱性聚合物的共同作用下，才能提升磷石膏的水稳定性。通过比较实施例1和对比例4可以发现，须得先利用羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂和碱性聚合物对磷石膏进行改性，才能有效提升磷石膏的水稳定性。
③重金属污染物的析出测试；
将室内试验成型的磷石膏基混凝土养生7d、28d后，参照《固体废物浸出毒性浸出方法》(HJ 557-2010)试验方法制备浸出液，并按照国标对氟化物、总磷、总铅、总铬、总镉、总砷、总汞等主要污染物进行浸出毒性鉴别与检测，分析研究混合料养生龄期对污染物浸出的影响。
表3磷石膏基混凝土浸出液中污染物浓度检测
由表3养生7d、28d后室内成型试件的浸出毒性检测结果可知：
本发明的磷石膏基混凝土各养生龄期浸出液中的主要污染物均满足《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)地下水Ⅲ类质量标准；由于地下水质量标准中没有关于总磷的要求，参照《地表水环境质量标准》GB3838-2002，磷石膏基混凝土中的总磷满足Ⅱ类标准限值。
按照地下水质量分类标准，满足地下水Ⅲ类质量限值的水体可适用于集中式生活饮用水水源和工农业用水。说明本发明的磷石膏基混凝土可有效遏制磷石膏中重金属污染物溶解与析出，解决磷石膏的污染问题。
与实施例1相比，对比例1的磷石膏未经改性、对比例2采用氢氧化钠溶液代替碱性聚合物、对比例3采用烷基封端的聚二甲基硅氧烷替换羟基封端的聚二甲基硅氧烷、对比例4将羟基封端的聚二甲基硅氧烷和碱性聚合物在制备混凝土的时候加入，均会导致磷石膏浸出液中的重金属含量无法满足《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)地下水Ⅲ类质量标准。说明须得先利用羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂和碱性聚合物对磷石膏进行改性，才可有效遏制磷石膏中重金属污染物的溶解与析出，解决磷石膏的污染问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种环保型磷石膏基混凝土，其特征在于，其原料包括以下重量份数的各组分：水泥5～7份、复合矿物掺合料3～5份、改性磷石膏30～35份、辉绿岩10～12份、钢渣50～60份、减水剂0.5～0.7份、早强剂0.3～0.6份；
所述改性磷石膏的制备方法如下：在反应容器中加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物和磷石膏，加水后搅拌均匀，然后经干燥、粉磨后即得到所述改性磷石膏；所述碱性聚合物为聚乙烯亚胺。
2.根据权利要求1所述的一种环保型磷石膏基混凝土，其特征在于，所述羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、碱性聚合物与磷石膏的重量比为(1.0～2.0)：(0.2～0.5)：(3.0～5.0)：100。
3.根据权利要求1所述的一种环保型磷石膏基混凝土，其特征在于，所述复合矿物掺合料包括煅烧高岭土、粉煤灰或矿渣中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型磷石膏基混凝土，其特征在于，所述钢渣包括三种粒径，各粒径分布及其占所述钢渣总重量的百分比如下：
5～10mm，占比20～22％；
10～20mm，占比49～50％；
20～30mm，占比29～30％。
5.根据权利要求1所述的一种环保型磷石膏基混凝土，其特征在于，所述磷石膏中CaO的含量大于38wt％，SO3的含量大于49wt％。
6.根据权利要求1所述的一种环保型磷石膏基混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述早强剂包括甲酸钙、多聚磷酸钠、溴化钙、三乙醇胺或三异丙醇胺中的至少一种。
7.一种装配式混凝土路面板，其特征在于，含有权利要求1～6任一项所述的环保型磷石膏基混凝土。
8.权利要求7所述的装配式混凝土路面板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.按重量份数称取所述水泥、复合矿物掺合料、改性磷石膏、辉绿岩和钢渣，搅拌均匀，得到混合料；
S2.按重量份数称取所述减水剂和早强剂，加入步骤S1得到的混合料中，再按水灰比0.40～0.45加入水，拌合均匀，得到所述环保型磷石膏基混凝土；
S3.将步骤S2得到的所述环保型磷石膏基混凝土浇灌至预制模板内，标准养生后得到所述装配式混凝土路面板。
9.权利要求7所述的装配式混凝土路面板的施工方法，其特征在于，具体方法如下：待路基填筑完成后，将所述装配式混凝土路面板铺在路基表面，再进行拼装即可，所述装配式混凝土路面板的宽度方向上采用拉杆进行固定，长度方向上采用榫卯结构进行咬合固定。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253916A (zh) * 2013-04-15 2013-08-21 武汉理工大学 一种用于提高磷石膏基水泥混凝土强度的早强剂及其制备方法
US9051447B1 (en) * 2014-02-18 2015-06-09 Malaxit Polymer concrete composition
CN105669140A (zh) * 2016-02-16 2016-06-15 湖北固益生环保科技有限公司 一种磷石膏路面材料及其制备方法
WO2016145548A1 (zh) * 2015-03-16 2016-09-22 清华大学 一种利用工业固体废弃物的自密实混凝土及其制备方法
CN106587777A (zh) * 2016-12-16 2017-04-26 侯风光 一种掺杂磁性聚丙烯纤维的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法
CN106747174A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 同济大学 一种利用磷石膏水硬性复合胶凝材料制备的耐水型加气混凝土砌块
US10655280B1 (en) * 2019-02-15 2020-05-19 Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences Construction method for using modified phosphogypsum in roadbed and slope
AU2020101143A4 (en) * 2020-06-25 2020-07-30 Qian'an Weisheng Solid Waste Environmental Protection Industry Co., Ltd A Method For Preparing The Fast-Hardening Early-Strength High-Performance All-Solid Waste Concrete
KR102164414B1 (ko) * 2020-03-17 2020-10-13 (주)옥련건설 내염해성 폴리머 보수보강 모르타르, 내염해성 보수보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법
CN111848101A (zh) * 2020-07-21 2020-10-30 中南安全环境技术研究院股份有限公司 一种大掺量磷石膏固化外加剂及其应用
CN111848082A (zh) * 2020-07-21 2020-10-30 中南安全环境技术研究院股份有限公司 一种大掺量磷石膏复合稳定路基材料及其制备方法
CN113756128A (zh) * 2021-09-10 2021-12-07 福泉环保城发展有限公司 一种基于聚合物接枝改性磷石膏晶须增强的造纸用施胶剂及其制备方法
CN114230301A (zh) * 2022-01-17 2022-03-25 湖北昌耀新材料工程技术研究有限责任公司 一种磷石膏硬化剂及其制备方法和应用
CN114854231A (zh) * 2021-06-10 2022-08-05 武汉盼云晴环保科技有限公司 一种改性磷石膏及其制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253916A (zh) * 2013-04-15 2013-08-21 武汉理工大学 一种用于提高磷石膏基水泥混凝土强度的早强剂及其制备方法
US9051447B1 (en) * 2014-02-18 2015-06-09 Malaxit Polymer concrete composition
WO2016145548A1 (zh) * 2015-03-16 2016-09-22 清华大学 一种利用工业固体废弃物的自密实混凝土及其制备方法
CN105669140A (zh) * 2016-02-16 2016-06-15 湖北固益生环保科技有限公司 一种磷石膏路面材料及其制备方法
CN106747174A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 同济大学 一种利用磷石膏水硬性复合胶凝材料制备的耐水型加气混凝土砌块
CN106587777A (zh) * 2016-12-16 2017-04-26 侯风光 一种掺杂磁性聚丙烯纤维的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法
US10655280B1 (en) * 2019-02-15 2020-05-19 Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences Construction method for using modified phosphogypsum in roadbed and slope
KR102164414B1 (ko) * 2020-03-17 2020-10-13 (주)옥련건설 내염해성 폴리머 보수보강 모르타르, 내염해성 보수보강재 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 시공법
AU2020101143A4 (en) * 2020-06-25 2020-07-30 Qian'an Weisheng Solid Waste Environmental Protection Industry Co., Ltd A Method For Preparing The Fast-Hardening Early-Strength High-Performance All-Solid Waste Concrete
CN111848101A (zh) * 2020-07-21 2020-10-30 中南安全环境技术研究院股份有限公司 一种大掺量磷石膏固化外加剂及其应用
CN111848082A (zh) * 2020-07-21 2020-10-30 中南安全环境技术研究院股份有限公司 一种大掺量磷石膏复合稳定路基材料及其制备方法
CN114854231A (zh) * 2021-06-10 2022-08-05 武汉盼云晴环保科技有限公司 一种改性磷石膏及其制备方法
CN113756128A (zh) * 2021-09-10 2021-12-07 福泉环保城发展有限公司 一种基于聚合物接枝改性磷石膏晶须增强的造纸用施胶剂及其制备方法
CN114230301A (zh) * 2022-01-17 2022-03-25 湖北昌耀新材料工程技术研究有限责任公司 一种磷石膏硬化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张杰 ; 邹洪涛 ; .磷石膏改性及应用.广东化工.2018,(22),69-72. *

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Publication number Publication date
CN115368099A (zh) 2022-11-22

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