一种快速固化道路基层材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种快速固化道路基层材料，按质量份计包括：包括以下制备原料：磷石膏70

【技术实现步骤摘要】
一种快速固化道路基层材料及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种道路基层材料，具体涉及一种快速固化道路基层材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，磷石膏中包含磷酸、硫酸钙、氟化物等物质，组成复杂，我国每年有大量磷石膏产出，而有效利用率不到10％，磷石膏的随意堆积，不仅造成了土地资源的浪费，其中的氟和磷等有机质的存在还会破坏生态环境，污染地下水，磷石膏对大气层和空气也会造成污染，其产生的粉尘飘洒在空气中，对空气造成污染，还可能会在一定条件下产生二氧化硫等对人们身体和生活有害的物质，因此，实现磷石膏有效利用是迫切解决的问题。
[0003]传统道路基层材料采用水泥级配碎石，其抗拉强度低、易出现裂缝，影响道路的使用寿命和稳定性。CN104909695B公开了一种磷石膏水硬性道路基层材料，利用磷石膏生产道路基层材料，大宗固废磷石膏提供了一种新的利用手段，有利于环保。但是在低温条件下现有技术固化速度较慢，生产效率较低，形成的道路基层抗压性差，稳定性低。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种可低温条件下施工的快速固化道路基层材料，按重量份计，包括以下制备原料：磷石膏70
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90份、水泥10
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20份、固化剂0.15
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4.5份、功能树脂0.14
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1.8份、助剂1
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5份。
[0005]优选的一种方案，制备原料包括：磷石膏85份、水泥12份、固化剂2份、功能树脂1份、助剂2份。
[0006]所述磷石膏选自干排磷石膏、湿排磷石膏中任一种。
[0007]所述水泥选自普通硅酸盐水泥或快硬水泥中的任一种。
[0008]进一步，所述水泥为快硬水泥。
[0009]进一步，所述快硬水泥为快硬硅酸盐水泥、快硬快硬硫铝酸盐水泥中的一种。
[0010]作为一种优选方案，所述快硬水泥为快硬硫铝酸盐水泥。
[0011]基于本专利技术体系，以干排或湿排磷石膏作为道路基层材料的主要原料，实现了固废资源的循环利用，生产成本较低，且有利于环保，但是现有技术中磷石膏在低温条件下水化硬化过程缓慢，不利于后期强度的形成。
[0012]本专利技术人在探究过程中发现，基于本专利技术体系，引入10
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20重量份快硬水泥，尤其是当引入的快硬水泥为快硬硫铝酸盐水泥时，一方面可以与干排或湿排磷石膏反应生成交联水硬性硫铝酸盐凝胶体系，为后续磷石膏与固化剂反应提供载体，有助于实现道路基层材料的快速固化，降低生产条件，延长材料使用周期，实现低温下稳定施工；另一方面由于具有趋向于一致的凝结速度和起泡速度，有效避免道路基层材料离析，保证道路基层材料的后期强度。
[0013]所述固化剂至少包括苯乙烯
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丙烯酸酯共聚物。
[0014]所述功能树脂的制备原料至少包括丙烯酸单体、氢氧化钠水溶液、过硫酸钠、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙烯醇、甲基丙烯酰胺、乙二醇二缩水甘油醚、烷烃化合物、司盘。
[0015]所述功能树脂包括以下制备步骤：
[0016](1)在冰水浴条件下，将6
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9g丙烯酸单体加入到0.5
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1L 1
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3mol/L氢氧化钠水溶液中搅拌反应得到丙烯酸/丙烯酸钠混合单体溶液；
[0017](2)向丙烯酸/丙烯酸钠混合单体溶液中加入0.01
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0.1g过硫酸钠、0.001
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0.01g聚乙二醇二丙烯酸酯、6
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9g聚乙烯醇、6
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9g甲基丙烯酰胺进行反应，干燥后得到交联聚合物；
[0018](3)将交联聚合物加入80
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120mL烷烃化合物中，加入0.1
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0.5g司盘、0.05
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0.3g乙二醇二缩水甘油醚在70
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90℃下反应1
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2h，烘干后球磨至粒径为100
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200微米即得。
[0019]作为一种优选的技术方案，所述功能树脂的制备方法为：
[0020](1)在冰水浴条件下，将7.2g丙烯酸单体加入到0.8L1
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3 mol/L氢氧化钠水溶液中搅拌反应得到丙烯酸/丙烯酸钠混合单体溶液；
[0021](2)向丙烯酸/丙烯酸钠混合单体溶液中加入0.05g过硫酸钠、0.005g聚乙二醇二丙烯酸酯、8g聚乙烯醇、8g甲基丙烯酰胺进行反应，干燥后得到交联聚合物；
[0022](3)将交联聚合物加入100mL烷烃化合物中，加入0.2g司盘、0.1g乙二醇二缩水甘油醚在80℃下反应1.5h，烘干后球磨至粒径为100微米即得。
[0023]所述烷烃化合物选自正己烷、正庚烷、正辛烷、2
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甲基己烷、3
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甲基己烷、3
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乙基戊烷、环己烷、甲基环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、苯、甲苯和二甲苯中的一种或几种的组合。
[0024]优选的一种方案，所述烷烃化合物选自正辛烷。
[0025]所述司盘选自司盘20、司盘40、司盘60、司盘80中的一种或几种的组合。
[0026]优选的一种方案，所述司盘选自司盘80。
[0027]专利技术人发现，上述磷石膏与水泥掺杂得到的基层材料受施工强度、温度和湿度的影响，材料结构不稳定性增加，导致形成的道路基层极易开裂，严重影响道路的使用寿命和稳定性，为了解决上述问题，专利技术人引入功能树脂，且控制所述水泥、固化剂、功能树脂的质量比为(10
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15)：(1
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3)：(0.5
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1.8)，与体系中的磷石膏发生特异性作用，形成稳定固结的磷石膏道路基层。
[0028]专利技术人通过将丙烯酸单体与聚乙烯醇、甲基丙烯酰胺进行化学共聚，采用聚乙二醇二丙烯酸酯和乙二醇二缩水甘油醚进行两次交联，得到具有半互穿的网络结构的功能树脂，应用于道路基层材料的制备，提高道路基层的抗拉强度，避免体系中的水泥由于水化作用导致制备的道路基层收缩导致的开裂，这可能是由于，具有特定结构的功能树脂的引入，使体系中的磷石膏和水泥连结形成统一的整体，提高道路基层的抗拉强度，同时能够有效束缚入侵的水分子，避免水分子入侵导致材料结构不稳定，保证道路基层空间稳定性，避免由于道路基层产生反射裂缝导致道路的承载力和使用寿命缩短的问题。
[0029]专利技术人在探究过程中发现，功能树脂二次交联过程影响功能树脂的结构和性能，进而影响其应用于制备的道路基层材料综合性能，专利技术人在探究过程中意外发现，控制烷烃化合物为正辛烷，配合司盘80能够使交联聚合物与乙二醇二缩水甘油醚实现良好的分散交联，使聚乙烯醇穿插于聚丙烯酸
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聚丙烯酸钠
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甲基丙烯酰胺的交联网状结构中，形成半互穿的表面交联网络结构，确保功能树脂有效应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速固化道路基层材料，其特征在于，按重量份计，包括以下制备原料：磷石膏70
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90份、水泥10
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20份、固化剂0.15
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4.5份、功能树脂0.14
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1.8份、助剂1
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5份。2.根据权利要求1所述的基层材料，其特征在于，所述磷石膏选自干排磷石膏、湿排磷石膏中任一种。3.根据权利要求1所述的基层材料，其特征在于，所述水泥选自普通硅酸盐水泥或快硬水泥中的任一种。4.根据权利要求1所述的基层材料，其特征在于，所述固化剂至少包括苯乙烯
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丙烯酸酯共聚物。5.根据权利要求1所述的基层材料，其特征在于，所述功能树脂的制备原料至少包括丙烯酸单体、氢氧化钠水溶液、过硫酸钠、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙烯醇、甲基丙烯酰胺、乙二醇二缩水甘油醚、烷烃化合物、司盘。6.根据权利要求5所述的基层材料，其特征在于，所述功能树脂包括以下制备步骤：(1)在冰水浴条件下，将6
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9g丙烯酸单体加入到0.5
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1L 1
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3mol/L氢氧化钠水溶液中搅拌反应得到丙烯酸/丙烯酸钠混合单体溶液；(2)向丙烯酸/丙烯酸钠混合单体溶液中加入0.01
‑
0.1g过硫酸钠、0.001
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0.01g聚乙二醇二丙烯酸酯、6
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9g聚乙烯醇、6
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9g甲基丙烯酰胺进行反应，干燥后得到交联聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志，李作斌，陈诚，翟申平，陈孝刚，杨翔，肖昶，
申请(专利权)人：湖北九厦环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：