一种道路及其水稳层和制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种道路及其水稳层和制备工艺，属于磷石膏固废物再生利用技术领域。本发明专利技术的道路水稳层，为由水稳混合料经固化成型而成的固化土结构层，所述水稳混合料包含有改性磷石膏、活性组分、松土和水，其中改性磷石膏为将磷石膏与改性剂经高温煅烧而成，所述改性剂包括以下重量百分比的组分：CaO 88

【技术实现步骤摘要】
一种道路及其水稳层和制备工艺


[0001]本专利技术属于磷石膏固废物再生利用
，更具体地说，涉及一种道路及其水稳层和制备工艺。

技术介绍

[0002]随着经济社会的快速发展，我国公路基础设施建设已经进入了一个全新的发展时期。对于公路建设领域来说，各种石材是建设高等级公路路面基层的主要原料，国家每年扩建的公路里程逐年增加，随着这些大型工程的启动，材料短缺问题日益突出，其中以优质石材短缺最为突出。一方面大量的石料开采会对山区的生态环境造成破坏，另一方面长距离的原材料的运输也会使工程成本大大增大。所以如何最大限度的利用工程当地的原材料，使之达到技术要求，成为摆在当前公路建设者面前的一个亟待解决的问题。
[0003]土壤固化胶凝材料是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料，对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。土壤固化剂主要有液体和粉体土壤固化剂两类，粉体固体剂的主要化学成分为氧化钙、三氧化二铝、氧化硅等活性物质。在与土拌和后在精料的催化下发生离子交换促使土颗粒凝聚，同时固化剂中胶凝材料通过水化反应，使土壤凝结硬化，并在较短时间内有较高的工作强度。由于它比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益，还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶凝材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题，具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性，已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。
[0004]磷石膏是湿法生产磷酸工艺中所产生的工业固体废弃物，全球磷石膏的堆存量和产排量巨大，但利用率却很低，磷石膏的大量堆存既占用土地，也加重了堆存地周围的环境负荷，其中少量的磷、氟及游离酸等有害物质会造成水体的二次污染，导致磷石膏治理的难度不断增大。合理资源化利用磷石膏具有重大战略意义，将磷石膏用于制备胶凝材料、土壤固化剂及磷石膏免烧砖具有可行性和可操作性，为资源的二次开发、生产高附加值产品提供了有效途径。
[0005]经检索，专利公开号为CN 102531509 A，公开日为2014年6月18日，该专利技术公开了一种磷石膏基复合胶凝材料及其促凝剂，由干基磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐水泥、石灰石粉和生石灰构成的复合胶凝材料及促凝剂按比例混合、经粉磨而得到的混合物，磷石膏、高炉矿渣粉、硅酸盐水泥、石灰石粉和生石灰的重量比为34～48∶35～42∶4～10∶6～16∶2～6；促凝剂为高铝水泥或偏铝酸钠，高铝水泥或偏铝酸钠的加入量为上述复合胶凝材料重量的1％～4％或0.5％～4％。
[0006]专利公开号为CN 105060749 A，公开日为2017年11月7日，名称为用隧道窑装备处理磷石膏制特种硬石膏胶凝材料的方法，包括以下步骤：(1)配料和均化：按重量份，将48～75份磷石膏、8～25份石煤和15～50份废石渣进行配料，粉磨制成粉料，加入8～18份水，经混合均化为塑性物料；(2)成型：将塑性物料成型为成型物料；(3)隧道窑煅烧：送入隧道窑
内，在980～1300℃下，煅烧20～60min，淬冷，即得特种硬石膏熟渣；(4)特种硬石膏胶凝材料的制备：粉磨，即得特种硬石膏胶凝材料，其中，所述废石渣部分或全部用电石渣、废弃混凝土、大理石加工泥屑、石灰渣或石灰石中的一种或几种替代。
[0007]此外，专利公开号为CN112681041A，公开日为2021年4月20日，名称为盐渍土路基施工方法和盐渍土路基，其包括：将盐渍土路段挖除预设深度的浅层软土，然后分层铺填砾石土，其中，所述预设深度为48～53cm，该施工方法针对盐渍土的特殊特性，采用对浅层软土进行换填特定厚度的砾石土，并且采用分层铺填的方式。
[0008]专利公开号为CN112681041A，公开日为2021年4月20日，名称为一种改性路基粉砂土及利用其进行路基填筑的方法，该改性粉砂土中包含粉砂土、水泥、聚丙烯酰胺和水，其中水泥为粉砂土质量的3％～8％，聚丙烯酰胺为粉砂土质量的0.002％～0.005％，水为粉砂土质量的5.6％～16％。利用其进行路基填筑的方法如下：1)按比例在路基粉砂土中掺入水泥，干拌均匀后按比例在混合料中加入聚丙烯酰胺溶液，搅拌均匀得到改性路基粉砂土；2)将改性路基粉砂土铺设在路基上，分层碾压均匀；3)全部碾压完毕后，铺设路面。该申请案利用聚丙烯酰胺和水泥改性路基粉砂土，两者结合有效提高粉砂土的粘聚力、抗冲刷和磨损能力，提高路基路面的强度和稳定性。但以该材料铺填的路基的前期强度和后期强度难以平衡。

技术实现思路

[0009]1.要解决的问题
[0010]针对现有公路铺设通常采用大量石灰、水泥等传统筑路胶凝材料，所得道路的结构强度相对较差、成本较高、易开裂的问题，本专利技术提供了一种道路及其水稳层和制备工艺。本专利技术将磷石膏基胶凝材料用于临时道路及道路的水稳层，从而可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰等传统筑路材料，并有效提高二灰土基层的强度，特别是早期强度，增强结构的整体性，降低基层材料的收缩，提高抗裂性能。
[0011]2.技术方案
[0012]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0013]本专利技术的一种道路水稳层，该水稳层为由水稳混合料经固化成型而成的固化土结构层，所述水稳混合料包含有改性磷石膏、活性组分、松土和水，其中改性磷石膏为将磷石膏与改性剂经高温煅烧而成，所述改性剂包括以下重量百分比的组分：CaO 88
‑
94％、SiO
2 4
‑
9％、Al2O
3 1.5
‑
3％。
[0014]现有公路铺设过程中通常会使用大量的水泥、石灰和粉煤灰，通过将上述物质与土壤进行混合固化，从而形成公路的底基层或基层，但上述物质的较多添加会导致公路强度较低，且易产生裂纹，从而影响公路的使用寿命。基于该种现状，本专利技术通过采用磷石膏基固化土结构层作为道路水稳层，并对磷石膏进行特定的改性处理，从而可以通过磷石膏、改性剂及活性组分的共同作用对松土进行固化处理，有效提高水稳层的结构强度(尤其是早期强度)，增强结构的整体性，降低基层材料的收缩，提高抗裂性能，并可替代大量的石灰、水泥、粉煤灰等传统筑路材料，有利于节约成本，实现磷石膏等固废资源的回收利用。
[0015]目前也有部分研究开始将磷石膏用于土壤的固化处理，但一方面由于磷石膏中磷、氟、有机物等杂质含量较高，从而导致环境污染严重，并会影响所得固化产品的结构强
度，尤其是抗压强度，进而限制了磷石膏的推广应用。另一方面，磷石膏中硫酸钙晶体主要以粗大的板柱状结构为主，流动性相对较差，从而导致产品凝结时间延长，并进一步限制了所得产品的结构强度。此外，如何在保证道路结构强度的基础上，提高其水稳性，防止产品开裂，并平衡所得产品的早期强度和后期强度为磷石膏应用的另一个难点。
[0016]基于以上问题，更进一步的，一方面，本专利技术控制磷石膏改性处理的煅烧温度为810
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种道路水稳层，其特征在于：该水稳层为由水稳混合料经固化成型而成的固化土结构层，所述水稳混合料包含有改性磷石膏、活性组分、松土和水，其中改性磷石膏为将磷石膏与改性剂经高温煅烧而成，所述改性剂包括以下重量百分比的化学物质：CaO 88
‑
94％、SiO24
‑
9％、Al2O
3 1.5
‑
3％。2.根据权利要求1所述的一种道路水稳层，其特征在于：所述煅烧温度为810
‑
880℃，磷石膏与改性剂的质量比为1：(1
‑
1.5)，所述磷石膏的粒度组成为：＜20μm 8
‑
10％、20
‑
100μm88
‑
92％、100
‑
200μm 1
‑
5％。3.根据权利要求2所述的一种道路水稳层，其特征在于：所述煅烧温度为830℃，磷石膏与改性剂的质量比为1：1。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种道路水稳层，其特征在于：所述活性组分为水淬渣微粉或水淬渣微粉与粉煤灰的混合物，其中活性组分的质量占改性磷石膏与活性组分总重的45
‑
55％，粉煤灰的质量占改性磷石膏与活性组分总重的0
‑
5％。5.根据权利要求4所述的一种道路水稳层，其特征在于：所述磷石膏的比表面积为3400
‑
3600cm2/g，改性剂的比表面积为3200
‑
3300cm2/g，水淬渣微粉的比表面积为3000

【专利技术属性】
技术研发人员：周家成，施雄，黄建章，李永春，
申请(专利权)人：深圳市颐泰中和科技有限公司，
类型：发明
国别省市：