CN111410500A - 一种磷石膏陶粒球、及圆球型和碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层 - Google Patents

一种磷石膏陶粒球、及圆球型和碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磷石膏陶粒球，其包括磷石膏核芯，以及包裹在磷石膏核芯外的过硫磷石膏层，和包裹在过硫磷石膏层外的水泥层；其中，磷石膏核芯包括原状磷石膏、氧化钙、水泥熟料、矿粉以及电杆余浆经造粒而成，过硫磷石膏层包括细磷石膏、矿渣和水泥熟料经混合而成。同时本发明还提供了应用该磷石膏陶粒球所得的两种水稳层，7天无侧限抗压强度可达到3～4.8MPa，可用于高速公路和一级公路中的重交通的基层结构。

Description

一种磷石膏陶粒球、及圆球型和碎石型磷石膏陶粒球轻集料 水稳层
技术领域
本发明涉及新型建筑用材技术领域，尤其涉及一种磷石膏陶粒球、及圆球型和碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层。
背景技术
道路结构从上到下，一般分为沥青混凝土层、基层、碎石垫层、压实土基等。其中基层分成上基层、下基层或底基层，一般采用水泥稳定级配碎石基层，简称水稳层，是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水稳后遇雨不泥泞，表面坚实，是道路路面的理想基层材料。
现有技术中(CN110451864A)公开了一种磷石膏免烧陶粒轻集料及其制备方法，，是以磷石膏为主体材料(磷石膏占比80％以上)，以水泥为碱性激发剂，以矿粉为活性材料，经改性、造粒、养护、破碎、筛分等工艺制备出的一种防水性能良好的高强轻质料，可广泛用于公路路基材料、C40及以下等级混凝土、水泥混凝土砌块等制品。将此陶粒用于水稳层替换其中的普通碎石，能够加大对磷石膏的消耗，变废为宝，同时节约碎石资源，但是由此引发的问题是水稳层的强度随之降低，导致道路结构强度减弱问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种磷石膏陶粒球，其解决了现有技术中存在的用陶粒球替换水稳层中普通碎石后导致水稳层强度降低的问题。
根据本发明的实施例，一种磷石膏陶粒球，其包括磷石膏核芯，以及包裹在磷石膏核芯外的过硫磷石膏层，和包裹在过硫磷石膏层外的水泥层；其中，磷石膏核芯包括原状磷石膏、氧化钙、水泥熟料、矿粉以及电杆余浆经造粒而成，过硫磷石膏层包括细磷石膏、矿渣和水泥熟料经混合而成。
进一步地，所述磷石膏核芯在造粒后14～18h混入经混合的过硫磷石膏层组分，包裹形成所述过硫磷石膏层。
进一步地，在包裹形成所述过硫磷石膏层后20～28h混入水泥粉，包裹形成所述水泥层。
进一步地，所述水泥粉包括硅酸盐水泥和磷石膏水泥。
进一步地，所述磷石膏核芯、所述过硫磷石膏层和所述水泥层的重量比为90～110：90～110：3～7。
进一步地，所述电杆余浆的重量占所述磷石膏核芯重量的0.5～3％。
进一步地，所述磷石膏核芯在造粒时还混入有占其重量15～18％的水。
另一方面，根据本发明实施例，还提供了一种圆球型磷石膏陶粒球轻集料水稳层，其包括粒径为9.5～19mm的磷石膏陶粒球和粒径为4.75～9.5mm的磷石膏陶粒球，即用对应粒径的磷石膏陶粒球替换普通碎石，形成新的水稳层。
另一方面，根据本发明实施例，还提供了一种碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层，其包括粒径为9.5～19mm的磷石膏陶粒球碎粒和粒径为4.75～9.5mm的磷石膏陶粒球碎粒，即用对应粒径的磷石膏陶粒球碎粒替换普通碎石，形成新的水稳层。
进一步地，所述磷石膏陶粒球碎粒由更大粒径的磷石膏陶粒球经破碎而得。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1)提供了一种新型结构的陶粒球，其强度等性能较现有的陶粒球有较大提升，其中，堆积密度提升到963kg/m3，筒压强度提升到9.2Mpa，软化系数提高到0.9，压碎值降低到10％；
2)提供了圆球形和碎石型磷石膏陶粒轻集料水稳层，两种水稳层均可用于高速公路和一级公路中的重交通的基层结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1
本发明实施例提出了一种磷石膏陶粒球，其包括磷石膏核芯，以及包裹在磷石膏核芯外的过硫磷石膏层，和包裹在过硫磷石膏层外的水泥层；其中，磷石膏核芯包括88％原状磷石膏、0.26％氧化钙、4％水泥熟料、7.24％矿粉以及0.5％电杆余浆经造粒而成，且在造粒时还添加了占磷石膏核芯总重量15％的水；过硫磷石膏层包括46％细磷石膏、49％矿渣和5％水泥熟料经混合而成。
优选地，所述磷石膏核芯在造粒后14h混入经混合的过硫磷石膏层组分，包裹形成所述过硫磷石膏层。
优选地，在包裹形成所述过硫磷石膏层后20h混入水泥粉，包裹形成所述水泥层。
优选地，所述水泥粉包括60％的硅酸盐水泥和40％的磷石膏水泥。
优选地，所述磷石膏核芯、所述过硫磷石膏层和所述水泥层的重量比为90：90：3。
实施例2
本发明实施例提出了一种磷石膏陶粒球，其包括磷石膏核芯，以及包裹在磷石膏核芯外的过硫磷石膏层，和包裹在过硫磷石膏层外的水泥层；其中，磷石膏核芯包括88％原状磷石膏、0.26％氧化钙、4％水泥熟料、5.74％矿粉以及2％电杆余浆经造粒而成，且在造粒时还添加了占磷石膏核芯重量16.5％的水；过硫磷石膏层包括45％细磷石膏、50％矿渣和5％水泥熟料经混合而成。
优选地，所述磷石膏核芯在造粒后16h混入经混合的过硫磷石膏层组分，包裹形成所述过硫磷石膏层。
优选地，在包裹形成所述过硫磷石膏层后24h混入水泥粉，包裹形成所述水泥层。
优选地，所述水泥粉包括55％的硅酸盐水泥和45％的磷石膏水泥。
优选地，所述磷石膏核芯、所述过硫磷石膏层和所述水泥层的重量比为100：100：5。
实施例3
本发明实施例提出了一种磷石膏陶粒球，其包括磷石膏核芯，以及包裹在磷石膏核芯外的过硫磷石膏层，和包裹在过硫磷石膏层外的水泥层；其中，磷石膏核芯包括88％原状磷石膏、0.26％氧化钙、4％水泥熟料、4.74％矿粉以及3％电杆余浆经造粒而成，且在造粒时还添加了占磷石膏核芯重量18％的水；过硫磷石膏层包括50％细磷石膏、45％矿渣和5％水泥熟料经混合而成。
优选地，所述磷石膏核芯在造粒后18h混入经混合的过硫磷石膏层组分，包裹形成所述过硫磷石膏层。
优选地，在包裹形成所述过硫磷石膏层后28h混入水泥粉，包裹形成所述水泥层。
优选地，所述水泥粉包括55％的硅酸盐水泥和45％的磷石膏水泥。
优选地，所述磷石膏核芯、所述过硫磷石膏层和所述水泥层的重量比为110：110：7。
实施例4
从以上实施例2中所得的磷石膏陶粒球中筛分出粒径为9.5～19mm的磷石膏陶粒球和粒径为4.75～9.5mm的磷石膏陶粒球，替换普通碎石，形成如表1的水稳层：
表1 圆球型磷石膏陶粒球轻集料水稳层
Figure BDA0002471915460000041
注：水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，矿粉采用S95级粒化高炉矿渣粉，石膏采用粉碎机进行粉碎处理，细度在100目～200目之间。
实施例5
从以上实施例2中所得的磷石膏陶粒球经破碎后中筛分出粒径为9.5～19mm的磷石膏陶粒球碎粒和粒径为4.75～9.5mm的磷石膏陶粒球碎粒，替换普通碎石，形成如表2的水稳层：
表2 碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层
Figure BDA0002471915460000042
注：水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，矿粉采用S95级粒化高炉矿渣粉，石膏采用粉碎机进行粉碎处理，细度在100目～200目之间。
对比例1
采用CN110451864A提供的陶粒球，替换对应粒径的碎石，形成新的水稳层，如下：
表3 圆球形磷石膏陶粒球轻集料水稳层
Figure BDA0002471915460000051
注：水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，矿粉采用S95级粒化高炉矿渣粉，石膏采用粉碎机进行粉碎处理，细度在100目～200目之间。
对比例2
采用CN110451864A提供的陶粒球经破碎后得到陶粒球碎粒，替换对应粒径的碎石，形成新的水稳层，如下：
表4 碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层
Figure BDA0002471915460000052
注：水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，矿粉采用S95级粒化高炉矿渣粉，石膏采用粉碎机进行粉碎处理，细度在100目～200目之间。
实施例1～3及现有技术CN110451864A中提供的磷石膏陶粒球的性能参数统计如下表5：
表5 磷石膏陶粒性能
Figure BDA0002471915460000053
对比例1，该配比的水稳层7天无侧限抗压强度只达到了3.3MPa，只能达到二级及二级以下公路中的中、轻交通的基层和底基层结构标准要求。
对比例2，该配比的水稳层7天无侧限抗压强度只达到了2.1MPa，只能达到二级及二级以下公路中的中、轻交通的底基层结构标准要求。
实施例4和5提供的水稳层7天无侧限抗压强度可达到3～4.8MPa，可用于高速公路和一级公路中的重交通的基层结构；同时提供的水稳层还具有先膨胀后收缩的特性，规避了水泥水稳层容易出现收缩开裂的通病，水稳层的自重可降低20％以上，有效的减轻了路堤自重和软土地基的附加应力，也减少总沉降增加了路堤的稳定性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种磷石膏陶粒球，其特征在于：包括磷石膏核芯，以及包裹在磷石膏核芯外的过硫磷石膏层，和包裹在过硫磷石膏层外的水泥层；其中，磷石膏核芯包括原状磷石膏、氧化钙、水泥熟料、矿粉以及电杆余浆经造粒而成，过硫磷石膏层包括细磷石膏、矿渣和水泥熟料经混合而成。
2.如权利要求1所述的一种磷石膏陶粒球，其特征在于：所述磷石膏核芯在造粒后14～18h混入经混合的过硫磷石膏层组分，包裹形成所述过硫磷石膏层。
3.如权利要求2所述的一种磷石膏陶粒球，其特征在于：在包裹形成所述过硫磷石膏层后20～28h混入水泥粉，包裹形成所述水泥层。
4.如权利要求3所述的一种磷石膏陶粒球，其特征在于：所述水泥粉包括硅酸盐水泥和磷石膏水泥。
5.如权利要求1所述的一种磷石膏陶粒球，其特征在于：所述磷石膏核芯、所述过硫磷石膏层和所述水泥层的重量比为90～110：90～110：3～7。
6.如权利要求1所述的一种磷石膏陶粒球，其特征在于：所述电杆余浆的重量占所述磷石膏核芯重量的0.5～3％。
7.如权利要求1所述的一种磷石膏陶粒球，其特征在于：所述磷石膏核芯在造粒时还混入有占其重量15～18％的水。
8.一种圆球型磷石膏陶粒球轻集料水稳层，其特征在于：包括粒径为9.5～19mm的磷石膏陶粒球和粒径为4.75～9.5mm的磷石膏陶粒球。
9.一种碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层，其特征在于：包括粒径为9.5～19mm的磷石膏陶粒球碎粒和粒径为4.75～9.5mm的磷石膏陶粒球碎粒。
10.如权利要求9所述的一种碎石型磷石膏陶粒球轻集料水稳层，其特征在于：所述磷石膏陶粒球碎粒由更大粒径的磷石膏陶粒球经破碎而得。
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