一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料领域，具体为一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法，包括以下组成成分：原状钛石膏、水泥、粉煤灰、矿粉、再生骨料、水、激发活化剂、降粘分散剂；其中激发活化剂包括以下组成成分：生石灰、丙烯酸钙、氟硅酸镁、明矾石、三聚磷酸钠、硫酸钾、偏铝酸钠，降粘分散剂是接枝顺丁烯二酸酐的聚四氟乙烯。本发明专利技术半刚性基层材料满足道路路面基层强度需求，且原状钛石膏掺量大，可以大量消耗原状钛石膏，减少污染，并且工业副产钛石膏原状掺入，不需要烘干、煅烧脱水和粉磨等工艺，还保护了生态资源，具有广泛的社会效益和明显的经济效益、生态环境效益。生态环境效益。生态环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体为一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫酸法生产钛白粉时，中和废硫酸会产生大量的CaSO4·
2H2O，再经过除去水分，就会产生红黄色工业固态废弃物钛石膏。目前钛石膏的处置大部分采取露天堆存，只有少部分被应用到水泥、路基回填、建材等领域。
[0003]国内的工业石膏主要用于两个方面：一是经过改性、造粒、干燥等工序用于水泥生产中的调凝材料，二是经过改性、煅烧脱水和粉磨等工艺生产半水石膏粉，再以此作为原料生产石膏建材制品。
[0004]如中国专利公开号CN108314397A公开了一种钛石膏墙体材料及其制备方法，包括以下重量份的制备原料：水泥300
‑
400份、粉煤灰100
‑
200份、改性钛石膏500
‑
700、聚丙烯纤维3
‑
5份、保水剂0.6
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0.8份和水230
‑
250份，所述改性钛石膏为钛石膏与稀土碱性激发剂混合后改性而成。
[0005]前述两种途径虽然在一定程度上利用了日益增加的工业石膏，但是利用成本高，甚至超过了天然石膏，对于后一种途径来说，由于各种工业石膏的理化性质的差异，生产出的石膏建材制品往往性能不稳定，与天然石膏制品性能存在一定的差距，经济效益不明显。与此同时，公路工程建设路基填筑、路面基层需要使用大量的土石方，不仅消耗土地资源，而且破坏环境和生态。综合以上原因，对于工业石膏的综合利用必须寻找更为合适的利用途径，在降低生产成本的基础上，生产一种综合性能较好的工业石膏基建材制品。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提供了一种大掺量原状工业副产钛石膏的半刚性基层材料及其制备方法。
[0007]所采用的技术方案如下：一种半刚性基层材料，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量35
‑
45份、水泥2
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6份、粉煤灰4
‑
6份、矿粉7
‑
11份、再生骨料15
‑
25份、水16
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22份、激发活化剂1.0
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2.0份、降粘分散剂0.2
‑
0.5份、防冻增强剂1.5
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2.5份：所述激发活化剂包括以下组成成分：生石灰、丙烯酸钙、氟硅酸镁、明矾石、三聚磷酸钠、硫酸钾、偏铝酸钠；所述降粘分散剂是接枝顺丁烯二酸酐的聚四氟乙烯。
[0008]优选的，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量40
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42份、水泥3份、粉煤灰5份、矿粉8
‑
10份、再生骨料20份、水17.6份、激发活化剂1.5份、降粘分散剂0.4份、防冻增强剂2.0份。
[0009]优选的，所述激发活化剂包括以下重量份数的组成成分：生石灰35
‑
45份、丙烯酸钙5
‑
10份、氟硅酸镁5
‑
10份、明矾石25
‑
30份、三聚磷酸钠5
‑
10份、硫酸钾7
‑
10份、偏铝酸钠4
‑
6份；所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：
850
‑
1：900。
[0010]优选的，所述激发活化剂包括以下重量份组分：生石灰39份、丙烯酸钙7份、氟硅酸镁7份、明矾石26份、三聚磷酸钠8份、硫酸钾8份、偏铝酸钠5份，所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：870。
[0011]优选的，所述的防冻增强剂由亚硝酸钙与氯化钙组成。
[0012]优选的，所述亚硝酸钙与氯化钙的质量比为3：1。
[0013]优选的，还包括萘系减水剂。
[0014]优选的，所述激发活化剂的制备方法如下：将明矾石、生石灰充分研磨，使其细度≥200目，再与丙烯酸钙、氟硅酸镁、三聚磷酸钠、硫酸钾以及偏铝酸钠混合，搅拌均匀后封闭、干燥保存；所述的降粘分散的制备方法如下：将顺丁烯二酸酐、四氟乙烯按比例溶于无水的乙醇中，以过氧化钠为引发剂，在温度75℃
‑
85℃、压力6MPa的条件下聚合，进行充分搅拌，时间3.5
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4.5h；然后将聚合物进行喷雾干燥，喷雾干燥温度控制在85℃
‑
90℃，即可得到略呈褐色的粉状体。
[0015]本专利技术半刚性基层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按质量比称取原状钛石膏和水之外的其它组分，再将降粘分散剂和再生骨料之外所称取的其它组分混合为A料；（2）将原状钛石膏干燥至恒重，所得物为干质量，计算其自由水含水率和干质量占比；（3）根据原状钛石膏的自由水含水率以及干质量占比，确定原状钛石膏和水的掺量，将原状钛石膏、水和降粘分散剂混合并搅拌均匀得到混合料B；（4）在混合料B中投放A料，搅拌均匀制得半刚性基层浆料C；（5）在半刚性基层浆料C中投入再生骨料，搅拌均匀，用手紧握成团，放下后可散开，用肉眼观察无再生骨料离析现象，即可得到原状工业副产钛石膏协同再生骨料制备的半刚性基层材料D。
[0016]本专利技术中各组成成分作用如下：原状钛石膏：原状钛石膏的 CaSO4·
2H2O含量比天然石膏的CaSO4·
2H2O含量稍高，约占75%；钛石膏的Fe2O
3 含量，比天然石膏的Fe2O3含量高很多，约占7%左右；Al2O3的含量不到2%。原状钛石膏缓慢溶出的SO
42
‑
可以与水化产物反应生成钙矾石晶体，满足道路路面基层强度需求，且原状钛石膏掺量大，可以大量消耗原状钛石膏，减少污染。
[0017]水泥：水泥经水化反应后不仅会产生水化硅酸钙、铁铝酸钙，提供一定的晶体结构、增加强度外，还会产生较多的Ca(OH)2，为原状钛石膏以及粉煤灰激发、解离提供环境条件，继而原状钛石膏与粉煤灰、激发活化剂产生一系列物理化学反应，形成网络骨架结构，掺入适量的水泥可以明显缩短半刚性基层材料的凝结时间；粉煤灰：粉煤灰作为地质聚合物，有着一定的活性，在碱性的激发活化剂存在的条件下，可以使粉煤灰中原先聚合度较高的玻璃态网络中的Si
‑
O键和Al
‑
O键断裂，成为不饱和键，促使网络解聚和硅、铝溶解扩散，加快与原状钛石膏及Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝性良好的水化产物；矿粉：矿粉为高炉矿渣经粉磨后形成，具有水泥的特性，其活性指数一般在95%以上，可以替代水泥为钛石膏基层提供晶体框架结构；
再生骨料：再生骨料为建筑垃圾再生集料、钢渣集料等，可以与原状钛石膏形成的水化产物反应生成钙矾石晶体，具有一定的膨胀性，掺入骨料主要起到混合料体积稳定的作用；减水剂：主要起到疏水以及降低水灰比，从而提高混合料的和易性以及混合料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛石膏基半刚性基层材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量35
‑
45份、水泥2
‑
6份、粉煤灰4
‑
6份、矿粉7
‑
11份、再生骨料15
‑
25份、水16
‑
22份、激发活化剂1.0
‑
2.0份、降粘分散剂0.2
‑
0.5份、防冻增强剂1.5
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2.5份；所述激发活化剂包括以下组成成分：生石灰、丙烯酸钙、氟硅酸镁、明矾石、三聚磷酸钠、硫酸钾、偏铝酸钠；所述降粘分散剂是接枝顺丁烯二酸酐的聚四氟乙烯。2.根据权利要求1所述的半刚性基层材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量40
‑
42份、水泥3份、粉煤灰5份、矿粉8
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10份、再生骨料20份、水17.6份、激发活化剂1.5份、降粘分散剂0.4份、防冻增强剂2.0份。3.根据权利要求1所述的半刚性基层材料，其特征在于，所述激发活化剂包括以下重量份数的组成成分：生石灰35
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45份、丙烯酸钙5
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10份、氟硅酸镁5
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10份、明矾石25
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30份、三聚磷酸钠5
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10份、硫酸钾7
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10份、偏铝酸钠4
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6份；所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：850
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1：900。4.根据权利要求3所述的半刚性基层材料，其特征在于，所述激发活化剂包括以下重量份组分：生石灰39份、丙烯酸钙7份、氟硅酸镁7份、明矾石26份、三聚磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵连地，刘恒满，陈仁山，宗可朋，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：