CN215714454U - 一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，属于磷石膏固废物再生利用领域。它包括用于提供底基层原料的砂石仓和水泥料仓、用于平整地面的平整机构、用于搅拌物料的拌和机构和用于压实物料的碾压机构以及水稳层加料机构；所述水稳层加料机构包括混合装置、改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓，所述混合装置的进口分别通过管道连接改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓。本实用新型通过对现有的道路施工系统进行优化，能够制备强度较高且抗水渗透性和抗冻性均较佳的道路。

Description

一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统

技术领域

本实用新型属于磷石膏固废物再生利用技术领域，更具体地说，涉及一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统。

背景技术

众所周知，在道路及建筑施工中，地基的结构及质量对于地上道路、桥梁等建筑物的使用寿命及承载力具有决定性的作用，而构成地基的专用土是对不同性质的土壤进行固结处理后形成的。土壤是一种岩石自然风化后的产物，在土壤中通常含有20-70％、粒径为0.3-3μm的高岭石晶体。高岭石含量高的土壤具有较大的粘性，高岭石含量低的土壤具有较小的粘性，所以必须通过对土壤进行固结及相应的技术处理后才能用于道路或建筑施工中。

传统的固结土壤的方法是：在粘性大的土壤中掺入一定量的生石灰或消石灰，经过搅拌、压实、淋水和自然养护，制备成具有一定强度的固结土壤，这种用石灰固结的土壤称为石灰稳定土。在石灰稳定土制备过程中，高岭石粒子的表面层将水化生成带负电荷的铝硅酸根阴离子，并呈酸性；生石灰也将水化生成强碱性的Ca(OH)2。带正电荷的钙离子将会自动地游离到高岭石粒子的周围，与铝硅酸根阴离子发生酸碱中和反应，生成一种具有水硬性的水化铝硅酸钙凝胶，通常称之为C-S-H凝胶。这种C-S-H凝胶对于土壤具有较好的固结能力，使固结后的土壤具有一定的强度。

对于粘性小的土壤则是掺入一些水泥来提高土壤的固结强度，这种用水泥固结的土壤称为水泥稳定土，在水泥稳定土制备过程中，大约仅有20％转化氢氧化钙，其余80％直接转化成C-S-H凝胶。因此，采用水泥来固结土壤时，主要依靠水泥自身水化生成的C-S-H凝胶来固结土壤。

石灰稳定土和水泥稳定土都可以用来制备公路的底基层(位于地下土和基层之间)和基层(位于路面层和底基层之间)，但是实践证明，无论是采用石灰来固结土壤还是采用水泥来固结土壤，生成C-S-H凝胶的过程都会引起被固结土壤的体积收缩，并且会随着C-S-H凝胶量增加，被固结的土壤的体积收缩率也相应增大。当采用石灰和/或水泥固结的土壤来制备公路的底基层和基层时，这种收缩将会在其内部结构中产生许多细小的裂隙，因而将危害它的抗水渗透性和抗冻性，并且由于底基层和基层的板体性降低，可使公路的沥青路面或混凝土路面出现一些大的裂缝，从而严重地影响公路的质量。因此，在公路施工过程中，经常采用控制底基层和基层的固结土壤强度不得超过规定的上限的方法来减少由土壤收缩造成的危害，然而，限制了底基层和基层土壤的固结强度又会反过来对于公路的抗压性能和使用寿命产生不利的影响。

经检索，专利公开号为CN106638213A，公开日为2017年5月10日的专利文献，公开了一种水泥道路施工方法，属于道路施工技术领域，其施工方法的步骤包括施工放线、开挖路基槽、铺设垫层、铺设基层、铺设面层、切缝、养护、灌缝。该施工方法适用于对城市、乡镇的道路施工。

专利公开号为CN110904757A，公开日为2020年3月24日的专利文献，公开了一种石灰土路基施工方法，该石灰土路基施工方法如下：选择合适的石灰和土质进行混合搅拌，再进行闷料工作，再在施工路段进行灰土的铺设工作，进行灰土的铺设时应当进行均匀的铺设，并精细的对路面整平，施工现场的每一路段应当配备至少一台振动压路机和一台三轮压路机以对施工路段进行压实，确保路面结实无缝隙，对碾压完成后的灰土进行洒水保养，对洒水量进行控制，不使道路表面过于干燥，也不能过分的潮湿。通过对土质的严格选择，灰土搅拌的方法严格的控制，对施工路面的压实工作做出一个系统的方法，再对施工完成的路基做出保养，避免发生材料质量的不合格，施工步骤的不合理，从而对施工完成后的质量做出保证。

上述两种方案中，第一种方案即是采用水泥稳定土来制备道路底基层，第二种方案即是采用石灰稳定土来制备道路底基层，两种方案的施工道路均存在前面提到的无法有效克服道路易开裂及抗压性能不佳的问题。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有道路施工技术所得的道路的使用性能不佳，尤其是易开裂、抗压性不佳的问题，本实用新型提供一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，通过对现有的道路施工系统进行优化，能够制备出强度较高且抗水渗透性较佳的道路。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，包括用于提供底基层原料的砂石仓和水泥料仓、用于平整地面的平整机构、用于搅拌物料的拌和机构和用于压实物料的碾压机构以及水稳层加料机构；所述水稳层加料机构包括混合装置、改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓，所述混合装置的进口分别通过管道连接改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓。

更进一步地，所述混合装置的出口处装有喷嘴或喷管。

更进一步地，所述混合装置中的溶液通过喷洒车进行喷洒。

更进一步地，所述拌和机构上装有自动控制洒水装置。

更进一步地，所述拌和机构采用冷再生机或路拌机。

更进一步地，所述混合装置采用搅拌机。

更进一步地，所述改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓与混合装置连接的管道上均装有控制阀门或料封泵。

更进一步地，所述改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓与混合装置连接的管道上均装有流量计。

更进一步地，所述水稳层加料机构还包括改性磷石膏制备单元，所述改性磷石膏制备单元包括磷石膏料仓、改性剂料仓和煅烧装置；所述磷石膏料仓和改性剂料仓的出口连接煅烧装置的进口，所述煅烧装置的出口连接改性磷石膏料仓的进口。

更进一步地，所述煅烧装置和改性磷石膏料仓之间还设有集料仓，所述集料仓的进口和出口分别连接煅烧装置的出口和改性磷石膏料仓进口。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，通过对现有的道路施工系统进行优化，将改性磷石膏、活性组分、水和松土混合并在底基层上固化形成一层水稳层，能够有效提高最终形成道路强度，增强其抗水渗透性和抗冻性，提高抗裂性能，相对于传统道路施工系统大大减小了水泥和石灰土的用量，并有利于磷石膏固废资源的利用；

(2)直接运送磷石膏固化剂溶液或成品磷石膏固化剂会导致运输成本较高，且固化剂溶液用完后需要等待再次运输并添加溶液后才能继续施工，导致施工间断，降低施工效率，而本实用新型一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统只需要将制备磷石膏固化剂的物料运送至现场即可完成对磷石膏固化剂溶液的连续不断的制备添加，保证了整体施工过程的连续稳定的运行；

(3)本实用新型一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，还设置有改性磷石膏的制备单元，能够在施工现场完成对改性磷石膏的制备，使得制备磷石膏固化剂溶液的物料充足，从而保证整体施工过程的连续稳定的运行；

(4)本实用新型一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，煅烧装置和改性磷石膏料仓之间还设有集料仓，使得煅烧装置中煅烧得到的改性磷石膏能够暂存于集料仓中，一方面能够对物料在系统中的流通起到缓冲作用，防止卡料，另一方面暂存才煅烧的改性磷石膏也可以将其温度降下来，高温对后续磷石膏固化剂溶液的制备造成影响；

(5)本实用新型一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，改性磷石膏料仓、水源和活性组分料仓三个设备中，至少一个设备与混合装置连接的管道上装有控制阀门或料封泵，方便工作人员对磷石膏固化剂溶液的制备进行控制，进一步地，在管道上加装流量计，能够显示管道内部的流体运输速度，从而根据流量计的显示调整控制阀门的开度，精确控制改性磷石膏、水和活性组分以设定的比例在混合装置中混合，提高制备出的磷石膏固化剂溶液的固化效果。

附图说明

图1为施工系统的整体结构示意图；

图中：1、砂石仓；2、水泥料仓；3、平整机构；4、拌和机构；5、碾压机构；6、混合装置；7、改性磷石膏料仓；8、水源；9、活性组分料仓；10、磷石膏料仓；11、改性剂料仓；12、煅烧装置；13、集料仓。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例

一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，能够完成对施工路段的物料摊铺、拌和、整形和碾压，并在底基层上固化形成一层水稳层，提高所得道路的整体性能。下面对其具体结构和工作原理进行详细描述。

如图1所示，该施工系统主要包括用于提供底基层原料的砂石仓1和水泥料仓2、用于平整地面的平整机构3、用于搅拌物料的拌和机构4、用于压实物料的碾压机构5以及水稳层加料机构。

其中，砂石仓1和水泥料仓2设置在施工路段的周边，砂石仓1中储存有碎石和黄沙，水泥料仓2中则储存有水泥。平整机构3、拌和机构4和碾压机构5均设置在施工路段的周边等待工作，其中，平整机构3采用平整机，碾压机构5采用压路机，拌和机构4采用冷再生机或路拌机，本实施例的拌和机构4为冷再生机。

水稳层加料机构设置在施工路段的侧边，包括混合装置6、改性磷石膏料仓7、水源8、活性组分料仓9、改性磷石膏制备单元和用于喷洒混合装置6内的溶液的喷洒装置。

其中，混合装置6的进口分别通过管道连接改性磷石膏料仓7、水源8和活性组分料仓9，将改性磷石膏料仓7、水源8和活性组分料仓9的改性磷石膏、水和活性组分送至混合装置6中进行搅拌混合后得到所需的磷石膏固化剂溶液。本实施例中，水源8可以直接外接供水装置，也可以采用密封的罐状或桶状结构来存储水。活性组分选自高炉矿渣微粉、转炉钢渣微粉、水淬渣微粉中的一种或多种，本实施例采用高炉矿渣微粉。混合装置6采用市面上常见的搅拌机，本实施例采用双轴搅拌机。喷洒装置采用安装在混合装置6的出口处的喷嘴或喷管，或采用喷洒车，本实施例采用喷洒车，喷洒车上的容器入口可以通过管道与混合装置6的出口连接。改性磷石膏通过改性磷石膏料制备单元制备得到后存储在改性磷石膏料仓7中。

具体的，改性磷石膏制备单元包括磷石膏料仓10、改性剂料仓11、煅烧装置12和集料仓13。其中，磷石膏料仓10和改性剂料仓11的出口连接煅烧装置12的进口，煅烧装置12的出口连接集料仓13的进口，集料仓13的出口连接改性磷石膏料仓7的进口。本实施例中，改性剂料仓11用于堆放碱性改性剂，碱性改性剂选自电石渣、石灰石、生石灰中的一种或多种，本实施例采用电石渣作为改性剂。煅烧装置12可以采用市面上常见的各种加热器，本实施例采用电加热回转窑作为煅烧装置12。集料仓13起到暂时存储煅烧后的改性磷石膏的作用。

施工时，首先按照工程设计要求，通过挖掘机挖出施工路段1的路基，然后用平整机构3平整路基底面。接着，先将砂石仓1中的碎石和黄沙摊铺在路基上端面，然后将水泥料仓2的水泥摊铺在碎石和黄沙上。当水泥摊铺完成后，向物料上洒水并控制拌和机构4对物料进行拌和，使物料混合均匀，结束后控制碾压机构5对物料进行稳压工作，形成底基层。

同时，运送磷石膏料仓10和改性剂料仓11中的磷石膏原料和电石渣进入煅烧装置12中，在高温下煅烧将电石渣和磷石膏的活性激发出来，并去除磷石膏中的有害杂质，形成改性磷石膏。生产出的改性磷石膏中首先进入集料仓13中暂时存放，接着从集料仓13进入改性磷石膏料仓7中存储堆放。然后控制改性磷石膏料仓7、水源8和活性组分料仓9的改性磷石膏、水和活性组分送至混合装置6中进行搅拌混合得到所需的磷石膏固化剂溶液。集料仓13一方面能够对物料在系统中的流通起到缓冲作用，防止卡料，另一方面暂存才煅烧的改性磷石膏也可以将其温度降下来，高温对后续磷石膏固化剂溶液的制备造成影响。

底基层形成后，先在底基层上摊铺松土，接着通过喷洒装置向松土中喷洒磷石膏固化剂溶液并再次控制拌和机构4对物料进行拌和，混合均匀后采用平整机构3由两侧向中心，由低处向高处对物料进行刮平整形，整形完成后采用碾压机构5对物料进行碾压，将物料压实。碾压完毕后喷洒水并进行养护，养护完成后形成水稳层。

待水稳层养生完成后在其上方再铺设面层，面层可采用水泥混凝土层或沥青混凝土层，此外，水稳层与面层之间还可以进一步铺设碎石层。

为了精确控制混合装置6中三种原料的组分比例，从而制备出效果较佳的磷石膏固化剂溶液。本系统在改性磷石膏料仓7、水源8和活性组分料仓9与混合装置6连接的管道上均装有控制阀门或料封泵对物料的输送速度进行控制，并安装有流量计对物料输送速度进行显示。本实施例中，控制阀门采用流量阀，流量计能够显示管道内部的流体运输速度，从而根据流量计的显示调整控制阀门的开度，对三种原料的比例进行控制。

同时，为了方便拌和工作时向物料中补充水，本实施例在拌和机构4上装有自动控制洒水装置，自动控制洒水装置的结构和控制属于现有的成熟技术，在此只简单说明，例如在拌和机构4前侧上方安装水箱，水箱下侧的出口上装有管道，管道上装有电磁阀，管道前端装有喷嘴，通过远程开关控制电磁阀的开启和开度来控制自动控制洒水装置洒水。

综上所述，本实施例的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，通过对现有的道路施工系统进行优化，能够制备出强度较高且抗水渗透性和抗冻性均较佳的道路。且其只需要将制备磷石膏固化剂的物料运送至现场即可完成对磷石膏固化剂溶液的连续不断的制备添加，保证了整体施工过程的连续稳定的运行。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：包括用于提供底基层原料的砂石仓(1)和水泥料仓(2)、用于平整地面的平整机构(3)、用于搅拌物料的拌和机构(4)和用于压实物料的碾压机构(5)以及水稳层加料机构；所述水稳层加料机构包括混合装置(6)、改性磷石膏料仓(7)、水源(8)和活性组分料仓(9)，所述混合装置(6)的进口分别通过管道连接改性磷石膏料仓(7)、水源(8)和活性组分料仓(9)。

2.根据权利要求1所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述混合装置(6)的出口处装有喷嘴或喷管。

3.根据权利要求1所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述混合装置(6)采用喷洒车。

4.根据权利要求1所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述拌和机构(4)上装有自动控制洒水装置。

5.根据权利要求1所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述拌和机构(4)采用冷再生机或路拌机。

6.根据权利要求1所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述混合装置(6)采用搅拌机。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述改性磷石膏料仓(7)、水源(8)和活性组分料仓(9)与混合装置(6)连接的管道上均装有控制阀门或料封泵。

8.根据权利要求7所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述改性磷石膏料仓(7)、水源(8)和活性组分料仓(9)与混合装置(6)连接的管道上均装有流量计。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述水稳层加料机构还包括改性磷石膏制备单元，所述改性磷石膏制备单元包括磷石膏料仓(10)、改性剂料仓(11)和煅烧装置(12)；所述磷石膏料仓(10)和改性剂料仓(11)的出口连接煅烧装置(12)的进口，所述煅烧装置(12)的出口连接改性磷石膏料仓(7)的进口。

10.根据权利要求9所述的一种基于磷石膏固化剂的道路施工系统，其特征在于：所述煅烧装置(12)和改性磷石膏料仓(7)之间还设有集料仓(13)，所述集料仓(13)的进口和出口分别连接煅烧装置(12)的出口和改性磷石膏料仓(7)进口。

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