[发明专利]一种提升磷石膏水稳定性的固化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种提升磷石膏水稳定性的固化剂及其应用。本发明所述提升磷石膏水稳定性的固化剂的组分包括石灰、电石渣、聚羧酸减水剂、吸水膨胀剂、防水剂、偏高岭土及矿粉，之后将固化剂与采用柠檬酸溶液预处理后的磷石膏混合得到改性磷石膏。本发明制得的固化剂掺入磷石膏中，使固化后的改性磷石膏具有较好的水稳定性和较高的强度，在一定的压实度下能够用做路基填料且满足JTG/TF20—2015《公路路面基层施工技术细则》中对于路基填料的技术要求规范；且本发明所述改性磷石膏保证了磷石膏填料用于路基填筑的环保要求。

技术领域

本发明属于公路工程技术领域，特别涉及一种提升磷石膏水稳定性的固化剂及其应用。

背景技术

磷石膏的产生与磷肥的产量密切相关。磷作为农业生产当中磷肥的主要成分，直接关系着农作物的产量与品质。目前，中国已是全球最大的磷肥生产国。与此同时，制备磷肥过程中会伴生大量“副产品”——磷石膏。硫酸分解磷矿萃取磷酸，生产过程中会副产磷石膏，磷酸是生产高浓度磷复肥的主要原料之一，制取1吨磷酸(100％P₂O₅)约产生5吨磷石膏，磷石膏主要成分是二水硫酸钙。由于量大又复杂难用的特性，目前，绝大多数磷石膏采用“堆放”的形式处理，这些磷石膏的堆放不仅占用了大量土地，还存在一定的环境风险和安全隐患。

国内外围绕磷石膏的综合利用途径展开了大量的研究，目前已提出了大量潜在的应用途径，主要有建筑材料、道路交通材料等领域。

在建筑材料领域，利用磷石膏中高CaSO₄·2H₂O含量，磷石膏可作硅酸盐水泥的缓凝组分，以及和含有活性氧化铝的废弃物组成新的胶凝材料体系。当磷石膏用作水泥的缓凝组分时，由于磷石膏中含有大量的杂质，可能会对水泥的性能产生影响，并且缓凝组分仅占水泥质量的很小一部分，因此该种方法实际上局限性较大，并不能大量的消耗磷石膏。

在道路交通材料领域，磷石膏主要用于路基填料。钱正富等基于室内实验，无侧限抗压强度试验、干湿循环试验、冻融循环试验等，唐庆黔等基于室内试验和工程应用论证了磷石膏用于路基填筑的可行性。综合国内外资料，将磷石膏直接用于路基材料中存在以下问题，一是磷石膏填料的长期耐久问题，目前尚无资料报道，无法判断填料的长期稳定性问题；二是磷石膏受水的影响大，当含水量较高时，磷石膏会变软而强度降低，造成路基下沉而导致路面的破坏。当含水量较低时，会出现收缩开裂，同样会导致路面的破坏；三是磷石膏的水污染问题。因此，改良或固化磷石膏使其能够用于路基填料，不仅能大规模消纳磷石膏，而且能节约砂石材料，进而达到环境保护、资源节约、绿色发展与减少投资等多重效益。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，发明一种提升磷石膏水稳定性的固化剂及其应用，掺入磷石膏中，使固化后的改性磷石膏具有较好的水稳定性和较高的强度，在一定的压实度下能够用做路基填料且满足JTG/T F20—2015《公路路面基层施工技术细则》中对于路基填料的技术要求规范。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种提升磷石膏水稳定性的固化剂，由以下组分按重量份数组成：

其中，所述矿粉为胶凝剂，石灰、电石渣、聚羧酸减水剂、吸水膨胀剂、防水剂、偏高岭土为添加剂。

所述吸水膨胀剂选自海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、淀粉接枝丙烯酸共聚物中任意一种以上混合。

所述防水剂选自甲基硅酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、硬脂酸钠中任意一种以上混合。