专利名称：一种道路路基填料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种道路路基填料及其制备方法。
背景技术：
磷石膏是湿法生产磷酸过程中产生的ー种エ业副产物，据报道，每生产I吨磷酸要排出4 5吨的磷石膏，而目前世界上磷石膏年排量约为11000 13000万吨，其中只有少量得到了利用，日本、澳大利亚等ー些国家由于土地资源紧张、缺乏天然石膏等，发展了很多磷石膏循环再利用的技术，磷石膏的利用率很高。在我国，随着化学エ业的发展，磷石膏的排放量在不断地増加，但是回收利用率偏低，不足20%，导致磷化工厂周围的磷石膏堆积如山，不仅占用了大量的土地资源，而且对生态环境也造成严重影响。如果将磷石膏就近 用于当地公路建设，不仅可以解决磷化工企业废料的再利用问题，还可解决当地公路建设中的筑路材料需求，对企业发展、社会发展、生态环境保护都有着重要的意义。利用磷石膏用作路基填料，国内外均做过ー些尝试，如美国佛罗里达大学和迈阿密大学在研究中发现，含粘土砂和磷石膏的混合物是良好的筑路材料。在国内，唐庆黔等就磷石膏应用于路基路面工程的可行性、力学性能进行了研究，在试验路堤施工中发现磷石膏对水敏感，未碾压的磷石膏遇雨水饱和后性质类似弹簧土无法压实，因此施工中必须严格控制含水率；沈卫国等研制出ー种粉煤灰磷石膏路面基层材料，该材料较普通ニ灰(石灰一粉煤灰)类材料的早期強度有大幅度提高，但水稳性能却达不到所需要求，因而无法推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种道路路基填料及其制备方法，该方法制备的道路路基填料可解决水稳性的问题。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的ー种道路路基填料，其特征在于它由石灰、粉煤灰、磷石膏和稳定剂原料制备而成；石灰、粉煤灰和磷石膏中各原料所占重量百分数为石灰4 15%,粉煤灰30 50%,磷石骨35 60%,各原料所占重量百分数之和为100% ;稳定剂为水玻璃或NaAlO2，水玻璃的添加量为石灰、粉煤灰和磷石膏总质量的2 6%, NaAlO2的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的O. 5 2%。石灰至少应达到《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)规定的III级消石灰或III级生石灰的技术指标。粉煤灰中Si02、Al2O3和Fe2O3的总质量含量应大于70%、烧失量彡20% (质量)、比表面积> 2500cm2/g。磷石膏为湿法生产磷酸过程中产生的ー种エ业副产物。水玻璃的模数2. 2 3. O
上述ー种道路路基填料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤
I)按各原料所占重量百分数为石灰4 15%,粉煤灰30 50%,磷石骨35 60%,各原料所占重量百分数之和为100%，选取石灰、粉煤灰、磷石膏和稳定剂原料；按水玻璃的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的2 6%, NaAlO2的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的O. 5 2%，选取水玻璃或NaAlO2 ；
2)将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到道路路基填料。本发明的有益效果是通过添加磷石膏，激活石灰与粉煤灰的火山灰反应，从而提高了混合料(道路路基填料)的早期強度；同时在混合料中加入水玻璃或者NaAio2作为稳定剂来提高混合料的水稳性能。其机理在于水玻璃(主要成分为Na2SiO3UH2O)是ー种很好的粘合剂，可以迅速与钙离子形成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使基层的強度和承载能力提高，而NaAlO2不仅可以加快SiO2和Al2O3的表面化学键的断裂，有利于火山灰反应的进行，另一方面会与石灰生成Ca (AlO2)2、进而与CaSO4 ·2Η20，反应生成高硫型钙矾石(AFt)，AFt是ー种细针状晶体，穿插于水化硅酸钙以及未水化的物相之间，增强了颗粒之间的连接力，因此提高了胶凝作用，它在形成过程中吸收大量水(结构水占的空间达钙矾石体积的81. 2%)，而硬化内部孔隙率低，孔径尺寸小，有利于阻止外界水的渗入，从而有更好的水稳性。添加了稳定剂的混合料在強度和水稳性指标按照《公路工程无机结合 料稳定材料试验规程》(JTG Ε51-2009)和《公路土工试验规程》(JTG Ε40-2007)进行测试，其结果达到了《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)中关于石灰エ业废渣稳定土的抗压强度标准中关于路基填料的要求，使磷石膏-粉煤灰体系用作公路路基及路面基层填料能够得以推广应用。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进ー步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。为了表征稳定剂对石灰、粉煤灰与磷石膏混合料(以下简称磷石膏-ニ灰混合料)的抗压强度及水稳性的影响，本发明以磷石膏-ニ灰混合料未添加稳定剂时的击实性、无侧限抗压强度及水稳性和添加稳定剂后的无侧限抗压强度及水稳性作为评价指标，试验按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG Ε51-2009)和《公路土工试验规程》(JTGΕ40-2007)进行，具体如下
1)按照石灰4 15%、粉煤灰30 50%、磷石骨35 60%(各原料所占重量百分数)的比例混合搅拌成混合料,暂不添加稳定剂；
2)根据击实试验确定的最佳含水量，往上述混合料中加入相应数量的水，搅拌均匀后，按规范压制成直径为5cm、高5cm的圆柱形样品，并按规范养护7天和28天后，分别测试7天无侧限抗压强度和28天无侧限抗压强度；
3)水稳性测试将养护28天的样品浸泡于水中24小时，取出自然晾干，然后再次浸泡，再次晾干，对其进行抗压强度测试，按照以下公式计算强度损失率
权利要求
1.ー种道路路基填料，其特征在于它由包含有石灰、粉煤灰、磷石膏和稳定剂原料制备而成；石灰、粉煤灰和磷石骨中各原料所占重量百分数为石灰4 15%,粉煤灰30 50%,磷石膏35 60%，各原料所占重量百分数之和为100% ;稳定剂为水玻璃或NaAlO2,水玻璃的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的2 6%, NaAlO2的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的O. 5 2%ο
2.根据权利要求I所述ー种道路路基填料，其特征在于石灰至少应达到《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)规定的III级消石灰或III级生石灰的技术指标。
3.根据权利要求I所述ー种道路路基填料，其特征在于粉煤灰中Si02、Al2O3和Fe2O3的总质量含量应大于70%、烧失量彡20%、比表面积彡2500cm2/g。
4.根据权利要求I所述ー种道路路基填料，其特征在于磷石膏为湿法生产磷酸过程中产生的ー种エ业副产物。
5.ー种制备权利要求I所述道路路基填料的方法，其特征在于它包括如下步骤 1)按各原料所占重量百分数为石灰4 15%,粉煤灰30 50%,磷石骨35 60%,各原料所占重量百分数之和为100%，选取石灰、粉煤灰、磷石膏和稳定剂原料；按水玻璃的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的2 6%, NaAlO2的添加量为石灰、粉煤灰和磷石骨总质量的O. 5 2%，选取水玻璃或NaAlO2 ； 2)将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到道路路基填料。
全文摘要
本发明涉及一种道路路基填料及其制备方法。一种道路路基填料，其特征在于它由石灰、粉煤灰、磷石膏和稳定剂原料制备而成；石灰、粉煤灰和磷石膏中各原料所占重量百分数为石灰4～15%，粉煤灰30～50%，磷石膏35～60%，各原料所占重量百分数之和为100%；稳定剂为水玻璃或NaAlO2，水玻璃的添加量为石灰、粉煤灰和磷石膏总质量的2～6%，NaAlO2的添加量为石灰、粉煤灰和磷石膏总质量的0.5～2%。该方法制备的道路路基填料不仅可提高早期强度，还可解决水稳性的问题。
文档编号C04B28/26GK102690098SQ201210121568
公开日2012年9月26日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者曹宏, 李先福, 李 杰, 梁永忠, 胡国祥, 赖小莹, 陶松 申请人:云南磷化集团有限公司, 武汉工程大学, 武汉铂瑞科技有限公司