[发明专利]一种环境友好型磷石膏复合稳定材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环境友好型磷石膏复合稳定材料及其制备方法，按重量百分比计包括碎石60～70％、磷石膏15～25％、复合固化剂4～10％，固化促进剂2～4％、废橡胶粉3‑5％和水2～5％；所述复合固化剂包括硅酸盐水泥、粉煤灰、高炉渣，三者质量比为3～4：2～3：7～8；所述固化促进剂包括铝渣。本发明制备得到的磷石膏复合稳定材料能够在保证使用环境安全无污染、路用性能满足要求的情况下，较大幅度提高工业固废及磷石膏在道路基层中的应用比例，同时减少基层收缩开裂、延长使用寿命。

技术领域

本发明属于公路施工材料技术领域，特别涉及一种环境友好型磷石膏复合稳定材料及其制备方法。

背景技术

我国是磷化工大国，长期以来，工业副产物石膏特别是磷石膏一直是影响工业生产的老大难问题。工业副产物石膏大量堆存，既占用土地，又浪费硫、钙资源，并且所含酸性及其他有害物质容易对周边环境造成污染。

传统磷石膏的消耗主要是生产装饰石膏板、石膏砌块(砖)、石膏抹灰砂浆等，消纳量低，成本偏高。公路建设由于点多、线长、面广的特点对原材料的消耗量很大，近些年来许多工业固废，例如：钢渣、粉煤灰等在公路建设中都实现了规模化的应用，并且取得了良好的经济、社会、环境效益。因此，近年来国内许多省市都在探索将磷石膏应用于公路建设中，但是常用的处理方法中磷石膏的掺量普遍偏低，例如：采用水泥等无机结合料对磷石膏进行改性，然后与碎石进行拌和形成道路基层材料；或者直接将磷石膏作为填料取代部分碎石，采用这两种方式磷石膏用量通常为5％～10％，这两种方式磷石膏掺量偏低，而且磷石膏几乎不与水泥发生反应，不仅基层强度形成缓慢，磷石膏遇水变软并膨胀，更会导致基层开裂。另外，还有采用石灰、粉煤灰、粘土等对磷石膏进行掺配，经过压实后用于道路路基中；该方案的缺点是，①由于磷石膏与石灰、粉煤灰的化学反应特性，该方案中磷石膏的用量一般不能超过40％，同时需要消耗相同比例的石灰、粉煤灰，经济成本偏高，石灰生产使用过程中也容易产生污染；②石灰、粉煤灰、磷石膏三者反应活性低，路基材料的强度增长很慢，采用此方案的国内部分试验路路基先后出现了遇水浸泡后产生严重的路基膨胀开裂、起拱病害。

关于磷石膏作为公路的制备材料已有许多专利，中国专利号CN201210121568.X公开了一种道路路基填料及其制备方法，由包含有石灰、粉煤灰、磷石膏和稳定剂原料制备而成；石灰、粉煤灰和磷石膏中各原料所占重量百分数为：石灰4～15％，粉煤灰30～50％，磷石膏35～60％，各原料所占重量百分数之和为100％；稳定剂为水玻璃或NaAlO₂，水玻璃的添加量为石灰、粉煤灰和磷石膏总质量的2～6％，NaAlO₂的添加量为石灰、粉煤灰和磷石膏总质量的0.5～2％。其同样存在早期强度低的问题，而且形成的道路基质刚性过大，容易受温度和湿度影响而开裂，导致抗裂性差和水稳性能差，不能长期浸水，否则会导致严重的强度损失。

综合国内外资料发现，将磷石膏直接用于路基材料中存在以下问题：一是填料长期稳定性问题；二是磷石膏受水影响大，当含水量较高时，磷石膏会变软而强度降低，造成路基下沉而导致路面破坏，当含水量较低时，会出现收缩开裂，同样会导致路面的破坏；三是磷石膏的水污染问题。