【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路工程建设领域，特别涉及一种磷石膏基道路基层材料及其制备方法。
技术介绍
1、磷石膏是生产磷酸和磷肥的工业副产品，每生产1吨磷酸约产生5吨磷石膏。目前，磷石膏的处理方式主要是堆积，资源化利用率并不高。全世界磷石膏的堆存量已超过60亿吨，且还在持续增长。磷石膏中含有磷酸、硫酸、氢氟酸以及砷、镉、汞等重金属污染物，大量堆存不仅占用土地，而且会对周边的地下水、土壤等造成污染。磷石膏的无害化处理与资源化利用已成为近年来的研究热点。
2、此外，传统的道路基层建设材料主要是水泥稳定碎石。水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的水泥和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实，具有较高的强度、抗渗性和抗冻性。然而，水泥稳定碎石需要消耗大量的碎石和水泥。而开山采石、挖河采砂的方法对资源、环境、生态造成难以恢复的影响，引起不少地区建筑材料紧缺或者枯竭的现象，同时也造成了植被减少、水土流失、环境恶化等一系列问题。此外，水泥的生产过程产生大量二氧化碳。因此，采用磷石膏制备道路基层材料代替传统水泥稳定碎石不仅能够解决磷石膏的资源化利用问题，而且能够节约大量的碎石和水泥，具有广阔的应用前景和显著的社会、经济和环境效益。
3、专利cn 104909695 b公开了一种磷石膏水硬性道路基层、道路基层材料及其制备方法。该技术以磷石膏为主要原料，水泥为胶凝材料，弹性苯丙乳液、纳米铝溶胶、纳米硅溶胶组成的水硬性固化剂为添加剂，经混合碾压后获得道路基层材料，其7d和28d无侧限抗压强度可达2.68mpa和8mpa以
4、专利cn 106517979 b则采用30～40％的磷石膏替代级配碎石，以水泥为胶凝材料，添加聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇、阳离子聚丙烯酰胺和聚氨酯以改善其抗裂性能。
5、专利cn 108275931 b提供了一种磷石膏改性材料，采用改性磷石膏、赤泥、粉煤灰、矾渣、水泥、阴离子型有机硅表面活性剂、固化剂、硬脂酸-聚苯乙烯乳液、疏水改性剂、抗渗剂生产道路材料，可代替传统的道路基层和道路水稳层，形成的道路层抗裂性强、不易腐蚀，使用寿命长。该技术需要对磷石膏进行陈化和煅烧，制备技术繁琐，且煅烧过程需要消耗额外的能量，不够环保。专利cn 117125910 a同样需要进行陈化处理，制作工艺较为繁琐。
6、专利cn 113754398 b、cn 111848083 b、cn 111499324 b、cn 115521125 a等则采用磷石膏、级配碎石等制备水泥稳定碎石材料，具有较好的无侧限抗压强度。然而，这类技术仍然需要使用部分碎石，且磷石膏的使用量不大，难以消耗大量磷石膏。
7、专利cn 117361979 a则公开了采用煅烧磷石膏、天然粗骨料、天然细集料、硅酸盐水泥、改性剂、eva乳液、pu乳液和水制备道路基层材料技术。该技术利用eva和pu乳液的有机胶凝作用限制水泥砂浆的收缩，有效减少了道路基层材料干缩温缩导致的开裂问题。但该技术仍然需要使用大量的砂石骨料，且磷石膏需要进行煅烧后才能使用，经济性、环保性不足。
8、专利cn 116768588 b公开了一种磷石膏固化淤泥用于道路材料的制备方法。采用磷石膏、淤泥、硅渣、水泥、固化剂制备道路材料，利用淤泥对磷石膏进行包裹团聚。该技术制作工艺简便，无需高温加热，能耗低，生产成本低。但磷石膏、淤泥的水稳定性较差，该技术未对其水稳定性进行处理和评价。
9、专利cn 116789389 a公开了一种基于水泥基材料的磷石膏固化剂及采用其的水泥基路基材料。该技术采用聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、1，2，3，4丁烷四羧酸、减水剂、聚乙二醇、木质素磺酸钙、硅烷偶联剂制备固化剂，联合水泥对磷石膏进行固化，制备水泥基路基材料。该技术大幅提升了固化磷石膏的水稳定性，且具有较高的强度，但该技术需要配合大量的水泥进行磷石膏固化，不环保。
10、上述专利技术虽然采用磷石膏制备了道路基层材料且具有较高的无侧限抗压强度，但大多需要使用碎石作为骨料或采用水泥作为胶凝材料。虽然有部分专利技术能够以磷石膏为主要原料制备道路基层材料，但依然存在需要使用水泥为主要胶凝材料或制备工艺复杂等问题，且大多数专利技术未对制备的道路基层材料的水稳定性进行评价。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术第一目的为提供一种无需使用碎石或较多水泥且强度和水稳定性能性能提高的磷石膏基道路基层材料；本专利技术第二目的为提供所述磷石膏基道路基层材料的制备方法。
2、技术方案：本专利技术所述的磷石膏基道路基层材料，按质量百分比计，包括以下原料：磷石膏84～92％、氧化镁4～8％、氯化镁1～3％、矿粉1～2％、水泥0.5～1％、石膏0.25～0.5％、碳酸氢钠0.25～0.5％、聚合物纳米复合材料0.25～0.5％和改性剂0.25～0.5％；其中，所述改性剂包括硫酸亚铁与石墨烯氧化物；所述聚合物纳米复合材料包括纳米二氧化硅和丙烯酸乳液。
3、优选的，所述改性剂中硫酸亚铁和石墨烯氧化物的质量比为1:1～2。
4、优选的，所述聚合物纳米复合材料中，纳米二氧化硅和丙烯酸乳液的质量比为1:5～10。
5、优选的，所述氧化镁为活性氧化镁含量不低于80％的轻烧氧化镁；所述轻烧氯化镁的煅烧温度为850～900℃，煅烧恒温时间0.5～1.0小时，粒度不大于100目。
6、所述氯化镁为无水氯化镁或六水氯化镁。
7、优选的，所述磷石膏为湿法磷酸工艺产生的固体废弃物，主要成分为二水石膏，含水率15～20％。
8、优选的，所述石膏为硫酸钙含量大于80％的半水石膏。
9、所述矿粉为s95矿粉，比表面积大于550m2/kg。
10、所述水泥为p.o42.5普通硅酸盐水泥。
11、本专利技术所述的磷石膏基道路基层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
12、(1)调节磷石膏的含水率，然后进行破碎处理；
13、(2)按比例称取氧化镁、氯化镁、矿粉、水泥、石膏、碳酸氢钠，混合均匀，制备得到固化剂；
14、(3)将聚合物纳米复合材料、改性剂进行混合均匀，然后按30～50倍加水稀释并混匀，得到聚合物纳米复合材料和改性剂的混合稀释液；
15、(4)将步骤(3)制备的聚合物纳米复合材料和改性剂的混合稀释液喷洒至步骤(1)处理的磷石膏表面，混合均匀得到混合物；
16、(5)将(2)制备的固化剂加入步骤(4)制备的混合物中混合均匀，得到磷石膏基道路基层材料。
17、优选的，步骤(1)中，所述调节磷石膏的含水率的方法为：将湿法磷酸工艺产生的磷石膏通过翻晒或加水的方式调整含水率，使其含水率达到15～20％。所述破碎处理为：采用旋耕机/宝马机或破碎机对上述含水率符合要求的磷石膏进行破碎处理，直至最大粒径小于40mm。
18、优选的，步骤(2)中，所述混合均匀为采用机械搅拌方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷石膏基道路基层材料，其特征在于，按质量百分比计，包括以下原料：磷石膏84～92％、氧化镁4～8％、氯化镁1～3％、矿粉1～2％、水泥0.5～1％、石膏0.25～0.5％、碳酸氢钠0.25～0.5％、聚合物纳米复合材料0.25～0.5％和改性剂0.25～0.5％；其中，所述改性剂包括硫酸亚铁与石墨烯氧化物；所述聚合物纳米复合材料包括纳米二氧化硅和丙烯酸乳液。
2.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述改性剂中硫酸亚铁和石墨烯氧化物的质量比为1:1～2。
3.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述聚合物纳米复合材料中，纳米二氧化硅和丙烯酸乳液的质量比为1:5～10。
4.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述氧化镁为活性氧化镁含量不低于80％的轻烧氧化镁。
5.根据权利要求4所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述轻烧氧化镁的煅烧温度为850～900℃，煅烧恒温时间0.5～1.0小时，粒度不大于100目。
6.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，
7.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述石膏为硫酸钙含量大于80％的半水石膏。
8.一种权利要求1～7任一所述的磷石膏基道路基层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的磷石膏基道路基层材料的制备方法，其特征在于，所述改性剂的制备方法包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的磷石膏基道路基层材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种磷石膏基道路基层材料，其特征在于，按质量百分比计，包括以下原料：磷石膏84～92％、氧化镁4～8％、氯化镁1～3％、矿粉1～2％、水泥0.5～1％、石膏0.25～0.5％、碳酸氢钠0.25～0.5％、聚合物纳米复合材料0.25～0.5％和改性剂0.25～0.5％；其中，所述改性剂包括硫酸亚铁与石墨烯氧化物；所述聚合物纳米复合材料包括纳米二氧化硅和丙烯酸乳液。
2.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述改性剂中硫酸亚铁和石墨烯氧化物的质量比为1:1～2。
3.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述聚合物纳米复合材料中，纳米二氧化硅和丙烯酸乳液的质量比为1:5～10。
4.根据权利要求1所述的磷石膏基道路基层材料，其特征在于，所述氧化镁为活性氧化镁含量不低于80％的轻烧氧化镁。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：陶刚，刘文化，李吴刚，吴俊锋，
申请(专利权)人：江苏省科佳设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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