一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，方法步骤如下步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；步骤三、将制得的磷石膏与高炉矿渣、稳定剂按照质量百分比35％—60％：30％—60％：5％—10％进行混合均匀，制得所述矿渣磷石膏高早强路面基层材料。与现有技术相比，本发明专利技术所制得的矿渣磷石膏路面基层材料与传统路面基层材料相比具有较高的强度，同时在制备过程中使用大量的高炉矿渣和磷石膏等工业固体废弃物，有利于工业废渣的资源化，具有较好的经济和社会效益，且制备过程简单、原料来源广泛、应用前景好。

【技术实现步骤摘要】
一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法
本专利技术涉及路基材料领域，尤其涉及一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法。
技术介绍
磷石膏是湿法生产磷酸时产生的固体废渣，磷石膏的主要成分为CaSO4·2H2O，另外含有少量的可溶性磷、可溶性氟、重金属等有害元素，pH值为1.5—3.0。我国每年排放大量的磷石膏，由于磷石膏的整体利用率较低，目前我国堆存的磷石膏已超过5亿吨。堆存的磷石膏占用大量土地资源并造成严重的环境污染问题。如何提高磷石膏的利用率是我国面临的技术难题之一。通过采用水洗法或者石灰中和法对磷石膏的品质进行改性，可用改性后的磷石膏生产水泥缓凝剂、石膏板、切块和砂浆等材料，但生产这些材料消耗的磷石膏数量有限，为大幅度提高磷石膏的利用率，需寻找新的利用途径。我国正处于大规模交通设施建设时期，公路建设需要使用大量的路面基层材料，传统的路面基层材料主要包括粘土、碎石、砂砾等，这些天然资源的开采严重破坏生态环境，不符合国家提倡的可持续发展战略。如果用磷石膏等工业固体废弃物制备路面基层材料，不仅能够减少天然资源的消耗，而且能够变废为宝。将磷石膏等工业固体废弃物用于制备路面基层材料，有些学者已经开展了一定的研究工作。徐方研究了钢渣路面基层材料，研究结果表明在粉煤灰钢渣路面基层材料中添加磷石膏，由于磷石膏的硫酸盐激发作用，能够显著提高材料的早期强度(徐方.钢渣路面基层材料组成与性能研究[D].武汉:武汉理工大学，2007.)。周富涛等研究了磷石膏-粉煤灰-水泥-石灰组成的路面基层材料，研究结果表明当磷石膏、粉煤灰、水泥和石灰的重量百分比为45：50：10：5时，可路面基层材料可获得符合规定的抗压强度(周富涛，石宗利.磷石膏路基材料的实验研究[J].中国建材科技，2014,23(4):49-52.)。沈卫国等研究了粉煤灰磷石膏路面基层材料，研究结果表明粉煤灰磷石膏路面基层材料的强度达到2.5MPa，比传统路面基层材料的强度显著提高(沈卫国，周明凯，赵青林，等.粉煤灰磷石膏高早强路面基层材料的研究[J].粉煤灰综合利用，2001,(2):31-32.)。况祖平等研究了磷石膏路基材料，研究结果表明随着磷石膏掺量的增加，路基材料的基本抗压强度没有降低，吸水率显著提高，但在路基材料中掺入矿渣、粉煤灰等材料能提高路基材料的各种性能(况祖平，刘杰胜，朱一帆，等.磷石膏路基材料性能的实验研究[J].砖瓦，2019,(11):56-58.)。从现有的研究结果可以看出，目前石灰-粉煤灰或者粉煤灰-钢渣等材料在我国被广泛用于制备路面基层材料，但在使用过程中发现石灰-粉煤灰或者粉煤灰-钢渣路面基层材料的早期强度低、水稳定性差，直接影响工程进度和质量。高炉矿渣是一种活性很高的材料，主要用于水泥和混凝土的制备，目前用高炉矿渣制备公路路面基层材料的研究几乎没有。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种解决了上述问题，通过烘干磨细采用石灰中和法预处理后的磷石膏，制得改性磷石膏，然后将改性磷石膏、高炉矿渣和稳定剂进行混合均匀，制得矿渣磷石膏高早强路面基层材料的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；步骤三、将制得的磷石膏与高炉矿渣、稳定剂按照质量百分比35％—60％：30％—60％：5％—10％进行混合均匀，制得所述矿渣磷石膏高早强路面基层材料。作为优选，步骤一中，将磷石膏与一定比例的石灰混合均匀，使其充分发生中和反应，去除杂质可溶性磷和可溶性氟。作为优选，所述石灰为生石灰或者熟石灰，其掺入比例为磷石膏质量的4％。作为优选，步骤二中，将制得的磷石膏放置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，然后在卧式球磨机中粉磨至比表面积为400m2/kg左右。作为优选，步骤三中，所述高炉矿渣为S95或S105级高炉矿渣，且高炉矿渣的比表面积为400m2/kg—600m2/kg。作为优选，步骤三中，所述稳定剂为由超细生石灰和超细生石灰质量分数为10％的硅酸盐水泥组成。作为优选，步骤三中，所述稳定剂中超细生石灰的比表面积为600m2/kg—800m2/kg。作为优选，所述稳定剂中硅酸盐水泥的强度等级为42.5或者52.5，且硅酸盐水泥的比表面积为350m2/kg—400m2/kg。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)通过采用石灰中和法去除了磷石膏中的可溶性磷和可溶性氟，并调整了磷石膏的pH值，消除了用磷石膏制备路面基层材料时带来的凝结时间长、强度低等问题。(2)通过采用高炉矿渣制备路面基层材料，与传统路面基层材料相比，可显著提高路面基层材料的强度。高炉矿渣是一种高活性材料，在磷石膏硫酸盐的激发作用下，能够促进高炉矿渣的反应，有利于路面基层材料强度的提高。(3)通过在矿渣磷石膏路面基层材料中掺入稳定剂，达到促进高炉矿渣进一步反应、减小路面基层材料的孔隙率的目的，从而提高路面基层材料的强度，保证路面基层材料的水稳性。(4)本专利技术制备路面基层材料使用大量工业废渣，减少了环境污染，降低了路面基层材料的生产成本。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式下面将对本专利技术作进一步说明。实施例：参见图1，一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理，将磷石膏与一定比例的石灰混合均匀，使其充分发生中和反应，去除杂质可溶性磷和可溶性氟，所述石灰为生石灰或者熟石灰，其掺入比例为磷石膏质量的4％；步骤二、将制得的磷石膏放置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，然后在卧式球磨机中粉磨至比表面积为400m2/kg左右；步骤三、将制得的磷石膏与高炉矿渣、稳定剂按照质量百分比35％—60％：30％—60％：5％—10％进行混合均匀，制得所述矿渣磷石膏高早强路面基层材料。所述高炉矿渣为S95或S105级高炉矿渣，且高炉矿渣的比表面积为400m2/kg—600m2/kg。所述稳定剂为由超细生石灰和超细生石灰质量分数为10％的硅酸盐水泥组成。所述稳定剂中超细生石灰的比表面积为600m2/kg—800m2/kg。所述稳定剂中硅酸盐水泥的强度等级为42.5或者52.5，且硅酸盐水泥的比表面积为350m2/kg—400m2/kg。本专利技术通过预处理磷石膏使磷石膏的品质显著提高；掺入活性较高的高炉矿渣，磷石膏的硫酸盐激发作用可显著激发高炉矿渣的活性；添加由生石灰和硅酸盐水泥组成的稳定剂，稳定剂对高炉矿渣产生碱激发作用，进一步提高路基材料的强度。本专利技术制备的矿渣磷石膏路基材料具有较高的强度和水稳定性，能够满足路基材料在使用过程中的性能要求，且在制备过程中使用大量工业固体废弃物，经济环保，应用前景广阔。本专利技术所涉及的反应机理如下：(I)在原状磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下/n步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；/n步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；/n步骤三、将制得的磷石膏与高炉矿渣、稳定剂按照质量百分比35％—60％：30％—60％：5％—10％进行混合均匀，制得所述矿渣磷石膏高早强路面基层材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下
步骤一、使用石灰对磷石膏进行中和反应处理；
步骤二、将制得的磷石膏干燥脱水并粉磨；
步骤三、将制得的磷石膏与高炉矿渣、稳定剂按照质量百分比35％—60％：30％—60％：5％—10％进行混合均匀，制得所述矿渣磷石膏高早强路面基层材料。


2.根据权利要求1所述的矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，将磷石膏与一定比例的石灰混合均匀，使其充分发生中和反应，去除杂质可溶性磷和可溶性氟。


3.根据权利要求2所述的矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：所述石灰为生石灰或者熟石灰，其掺入比例为磷石膏质量的4％。


4.根据权利要求1所述的矿渣磷石膏高早强路面基层材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，将制得的磷石膏放置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩方晖，廖延武，
申请(专利权)人：四川绵筑新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51