[发明专利]一种用于道路基层的水泥磷石膏稳定碎石材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于道路基层的水泥磷石膏稳定碎石材料及其制备方法和用途，所述水泥磷石膏稳定碎石材料中包含水、水泥、粗集料、磷石膏和改性剂，所述改性剂包括偏高岭土和氧化钙，其通过改性剂的加入一方面解决了制备水泥磷石膏稳定碎石材料过程中磷石膏用量不能过大的问题，另一方面，有效提高了水泥磷石膏稳定碎石材料铺设形成的水泥磷石膏稳定碎石基层的强度，使其满足我国公路沥青路面设计规范对于水泥稳定材料的要求，其具有一定的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及道路基层材料领域，具体涉及一种用于道路基层的水泥磷石膏稳定碎石材料及其制备方法和用途。

背景技术

传统道路基层包括级配碎石基层、无机结合料稳定材料基层等。级配碎石基层是由各种大小不同粒径集料组成的混合料，当其级配符合技术规范的规定时，称其为级配型集料，其强度主要来源于碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力和内摩阻角。级配碎石基层的投资不高，可随交通量的增加分期改善，但其平整度差，易扬尘，泥结碎石路面雨天还易泥泞。常用的无机结合料稳定材料包括水泥稳定集料类与石灰粉煤灰稳定集料类。水泥稳定碎石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，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。水泥稳定碎石的板体性好，具有一定的抗拉强度；稳定性好，抗冻性强；强度和刚度随时间增长，但干缩大，耐磨性差，抗疲劳也稍差。石灰粉煤灰稳定集料类是在粒料中掺入适量的石灰和粉煤灰，按一定的技术要求，将其拌和均匀摊铺的混合料在最佳含水量时压实，经养生成型的一种路面基层。其中石灰和粉煤灰为胶结材料，粒料起骨架作用。石灰粉煤灰稳定碎石基层属于半刚性基层类型，具有明显的水硬性、缓凝性、板体性和一定的抗裂性，但抗磨差，强度形成受温度和湿度影响很大。

磷石膏是湿法生产磷酸过程中分解磷矿石所产生的固体废渣，制取1吨磷酸产生约5吨磷石膏。主要以二水石膏或半水石膏形态存在，通常呈白色或深灰色的潮湿细粉末状，黏性较强，PH值约为1.5-4.5。我国是磷肥生产大国，同时也是磷石膏排放大国，湿法生产1t磷酸就会副产出4.8t-5t磷石膏。除了在一些缺乏天然石膏地区，磷石膏资源化利用情况较好外，大部分磷化工企业的副产磷石膏利用率很低；据中国磷复肥工业协会统计，2016年全国未处理的磷石膏总量已超过5亿吨，目前绝大部分磷石膏露天堆置，不仅侵占了大片土地，且可溶性磷、氟、有机物和少量的砷、镉、汞等有害重金属随雨水浸出，产生酸性废水，引起土壤、水系和大气的严重污染，给人类的生存环境造成了危害。磷石膏的治理和利用问题已经成为关系磷化工可持续发展和环境保护的世界性难题。

CN108516781A公开了一种磷石膏水泥级配碎石稳定层，包括骨料和磷石膏综合稳定材料，骨料包括粗集料和细集料，磷石膏综合稳定材料添加量为骨料的15～20％；及级配碎石稳定层含水量为7.0～8.1％，所述磷石膏综合稳定材料包括磷石膏15～20份、水泥10份、矿粉10份，此方案中磷石膏的加入量＜15％，当磷石膏的加入量超过上述范围时，由其铺设形成的一种磷石膏水泥级配碎石稳定层的强度明显下降，即在上述方案中磷石膏的加入量较少，环境效益不足，且制备过程中加入细集料，制备成本较高。

CN104909699A公开了一种环保型、防裂型路面基层配料，包括如下重量份的原料组成：碎石，电石渣，粉煤灰，磷石膏和水。其中，碎石80-120份，电石渣15-25份，粉煤灰15-25份，磷石膏3-10份，水15-25份；该配料还可以包括新疆煤渣，新疆煤渣粒度过60-80目。基层的具体制备步骤包括将粒度分别为0.1-5mm、5-10mm、10-30mm的碎石混合后，加水，拌和，配制成级配碎石混合料，封闭养护10-15小时；再将电石渣、粉煤灰、磷石膏或添加新疆煤渣进行拌和，得到工业废渣混合料；将工业废渣混合料与级配碎石混合料，采用灰土拌和机进行拌和，边拌和边加入水，即可得到环保型、防裂型路面基层；此方案中磷石膏的加入量＜10％，当磷石膏的加入量增加时，其早期强度较低且增长慢。