一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用。本发明专利技术采用改性磷石膏作为水硬性材料，充分填充在骨料之间，并将各组分粘结，增强碎石层的早期强度，同时配合赤泥调控水化过程形成的微膨胀效应，增加了碎石层对于早期收缩开裂的抗性，并添加化纤，利用化纤的韧性，限制膨胀的应力，增加道路基层的抗疲劳性能，避免碎石层后期强度发展过程中因膨胀过大带来的开裂。本发明专利技术提供的改性磷石膏稳定碎石可以有效解决目前道路基层材料面临的收缩开裂问题，提高道路基层的使用寿命。道路基层的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及道路建筑材料
，尤其涉及一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]道路结构从上到下，一般分为沥青混凝土层、基层、碎石垫层、压实土基等。其中，通常采用水泥稳定级配碎石层作为道路基层，简称为水稳层，具体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，按照嵌挤原理摊铺压实。水稳层的初期强度高，并且强度随龄期的增加而增加，因而具有较高的使用强度，并且抗渗度和抗冻性较好。水稳层遇雨不泥泞，表面坚实，是建造道路的理想基层材料。但由于构成水稳层的材料在湿度、温度变化时易产生干缩裂缝、温缩裂缝，并且随着交通荷载日益增大易产生荷载裂缝，导致沥青面层形成反射裂缝，从而影响了路面的使用性能和寿命。
[0003]现有的稳定材料应用到路面基层当中时，其强度越高收缩性越大，越容易出现收缩开裂现象，而大多数稳定材料是通过降低强度的方式减少收缩性，例如JTG/T F20
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2015《公路路面基层施工技术细则》中规定了中、轻交通路面基层水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准值为3.0～5.0mPa，重交通路面基层水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准值为4.0～6.0mPa，极重、特重交通路面基层水泥稳定材料的7d龄期无侧限抗压强度标准值为5.0～7.0mPa，道路等级越高，稳定材料的强度越高，其抗疲劳性能越好，使用年限越长，但是强度越高其收缩性却越差，道路基层越容易开裂并将裂缝反射到道路面层上，反而会导致使用年限减少，因此常规的道路稳定材料设计使用年限最高一般不超过15年。
[0004]为了提高道路的使用年限，降低道路的后期维护成本，因此需要一种后期强度高、抗疲劳性能好，收缩性小、使用年限较长的稳定材料来适应当今道路工程发展的需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种改性磷石膏稳定碎石及其制备方法。本专利技术提供的改性磷石膏稳定碎石能够有效解决目前道路基层稳定材料面临的收缩开裂问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；
[0008]所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉1％～10％、碱性激发剂3％～10％。
[0009]优选的，所述改性磷石膏的制备方法包括以下步骤：将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合后陈化，得到所述改性磷石膏；所述改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量≤35％；所述改性磷石膏的pH值≥6.0；以质量百分数计，所述改性磷石膏的含水率≤15％，水溶性磷含量≤0.1％，水溶性氟含量≤0.05％。
[0010]优选的，所述原状磷石膏为堆存1年以上磷石膏，以质量百分数计，所述原状磷石膏的含水率≤20％，CaSO4含量≥85％，水溶性磷含量≤0.5％，水溶性氟含量≤0.1％；所述原状磷石膏的pH值≥3.0。
[0011]优选的，所述改性磷石膏稳定碎石中的矿粉和所述改性磷石膏中的矿粉均为S95级粒化高炉矿渣粉；所述矿粉中Al2O3的质量百分数独立地≥10％。
[0012]优选的，所述赤泥为拜耳法赤泥，所述赤泥中Al2O3的质量百分数≥15％。
[0013]优选的，所述化纤为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维中的一种或多种；所述化纤的纤维直径≤1mm，长径比为30～60。
[0014]优选的，所述碱性激发剂为普通硅酸盐水泥、水泥熟料和生石灰的一种或几种。
[0015]优选的，所述碎石为级配碎石，以质量百分数计，所述级配碎石中公称粒径为4.75～9.5mm的碎石为25.51％～30.77％，公称粒径为9.5～19mm的碎石为25.51％～30.77％，公称粒径为19～26.5mm的碎石为48.98％～38.46％；所述级配碎石中粒径小于0.075mm的粉尘的质量分数不超过5％；所述级配碎石的压碎值≤30％。
[0016]本专利技术还提供了还提供了上述方案所述改性磷石膏稳定碎石的制备方法，包括以下步骤：
[0017]将改性磷石膏、碎石、矿粉、碱性激发剂、化纤和水混合，得到混合料，
[0018]将所述混合料和赤泥混合，得到改性磷石膏稳定碎石。
[0019]本专利技术还提供了上述方案所述改性磷石膏稳定碎石或上述方案所述制备方法制备的改性磷石膏稳定碎石在道路基层中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉10％～1％、碱性激发剂10％～3％。本专利技术采用改性磷石膏作为水硬性材料，充分填充在骨料之间，并将各组分粘结，增强碎石层的早期强度，同时配合赤泥调控水化过程形成的微膨胀效应，增加了碎石层对于早期收缩开裂的抗性，并添加化纤，利用化纤的韧性，限制膨胀的应力，避免碎石层后期强度发展过程中因膨胀过大带来的开裂。实施例结果表明，本专利技术提供的改性磷石膏稳定碎石的干密度小于常规水泥稳定碎石，但其7d和28d的无侧限抗压强度远高于常规水泥稳定碎石，且28d干缩系数最小为114
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‑6，360d路面破损率为0.48％，均优于常规水泥稳定碎石，可以有效提高道路基层的使用寿命。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种改性磷石膏稳定碎石，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉1％～10％、碱性激发剂3％～10％。
[0022]如无特殊说明，本专利技术使用的制备原料除磷石膏作为一种固体废弃物外，其它原材料均为市售。
[0023]以质量份数计，本专利技术提供的改性磷石膏稳定碎石包括改性磷石膏800～850份，优选为820～830份，更优选为825.7份。在本专利技术中，所述改性磷石膏包括以下质量分数的
组分：原状磷石膏为80％～96％，优选为80～90％，更优选为88％；矿粉为1％～10％，优选为6～10％，更优选为6％；碱性激发剂为3％～10％，优选为6～10％，更优选为6％。
[0024]在本专利技术中，所述改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量优选≤35％，更优选≤30％；所述改性磷石膏的pH值优选为≥6.0，更优选≥8.0。以质量百分数计，所述改性磷石膏的含水率优选≤15％，更优选≤10％，水溶性磷含量优选≤0.1％，更优选≤0.05％，水溶性氟含量优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，以质量份数计，包括以下组分：改性磷石膏800～850份，矿粉65～107份，赤泥1～5份，水泥9～15份，碎石1170～1290份，化纤60～90份和水100～140份；所述改性磷石膏包括以下质量分数的组分：原状磷石膏80％～96％、矿粉1％～10％、碱性激发剂3％～10％。2.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述改性磷石膏的制备方法包括以下步骤：将原状磷石膏、矿粉和碱性激发剂混合后陈化，得到所述改性磷石膏；所述改性磷石膏过80μm孔径筛后的筛余量≤35％；所述改性磷石膏的pH值≥6.0；以质量百分数计，所述改性磷石膏的含水率≤15％，水溶性磷含量≤0.1％，水溶性氟含量≤0.05％。3.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述原状磷石膏为堆存1年以上磷石膏，以质量百分数计，所述原状磷石膏的含水率≤20％，CaSO4含量≥85％，水溶性磷含量≤0.5％，水溶性氟含量≤0.1％；所述原状磷石膏的pH值≥3.0。4.根据权利要求1所述的改性磷石膏稳定碎石，其特征在于，所述改性磷石膏稳定碎石中的矿粉和所述改性磷石膏中的矿粉均为S95级粒化高炉矿渣粉；所述矿粉中Al2O3的质量百分数独立地≥10％。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕伟，吴赤球，龚文辉，
申请(专利权)人：湖北昌耀新材料工程技术研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：