CN114634347B - 一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料领域，具体为一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法，包括以下组成成分：原状钛石膏、水泥、粉煤灰、矿粉、再生骨料、水、激发活化剂、降粘分散剂；其中激发活化剂包括以下组成成分：生石灰、丙烯酸钙、氟硅酸镁、明矾石、三聚磷酸钠、硫酸钾、偏铝酸钠，降粘分散剂是接枝顺丁烯二酸酐的聚四氟乙烯。本发明半刚性基层材料满足道路路面基层强度需求，且原状钛石膏掺量大，可以大量消耗原状钛石膏，减少污染，并且工业副产钛石膏原状掺入，不需要烘干、煅烧脱水和粉磨等工艺，还保护了生态资源，具有广泛的社会效益和明显的经济效益、生态环境效益。

Description

一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体为一种钛石膏基半刚性基层材料及其制备方法。
背景技术
硫酸法生产钛白粉时，中和废硫酸会产生大量的CaSO4·2H2O，再经过除去水分，就会产生红黄色工业固态废弃物钛石膏。目前钛石膏的处置大部分采取露天堆存，只有少部分被应用到水泥、路基回填、建材等领域。
国内的工业石膏主要用于两个方面：一是经过改性、造粒、干燥等工序用于水泥生产中的调凝材料，二是经过改性、煅烧脱水和粉磨等工艺生产半水石膏粉，再以此作为原料生产石膏建材制品。
如中国专利公开号CN108314397A公开了一种钛石膏墙体材料及其制备方法，包括以下重量份的制备原料：水泥300-400份、粉煤灰100-200份、改性钛石膏500-700、聚丙烯纤维3-5份、保水剂0.6-0.8份和水230-250份，所述改性钛石膏为钛石膏与稀土碱性激发剂混合后改性而成。
前述两种途径虽然在一定程度上利用了日益增加的工业石膏，但是利用成本高，甚至超过了天然石膏，对于后一种途径来说，由于各种工业石膏的理化性质的差异，生产出的石膏建材制品往往性能不稳定，与天然石膏制品性能存在一定的差距，经济效益不明显。与此同时，公路工程建设路基填筑、路面基层需要使用大量的土石方，不仅消耗土地资源，而且破坏环境和生态。综合以上原因，对于工业石膏的综合利用必须寻找更为合适的利用途径，在降低生产成本的基础上，生产一种综合性能较好的工业石膏基建材制品。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种大掺量原状工业副产钛石膏的半刚性基层材料及其制备方法。
所采用的技术方案如下：
一种半刚性基层材料，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量35-45份、水泥2-6份、粉煤灰4-6份、矿粉7-11份、再生骨料15-25份、水16-22份、激发活化剂1.0-2.0份、降粘分散剂0.2-0.5份、防冻增强剂1.5-2.5份：所述激发活化剂包括以下组成成分：生石灰、丙烯酸钙、氟硅酸镁、明矾石、三聚磷酸钠、硫酸钾、偏铝酸钠；所述降粘分散剂是接枝顺丁烯二酸酐的聚四氟乙烯。
优选的，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量40-42份、水泥3份、粉煤灰5份、矿粉8-10份、再生骨料20份、水17.6份、激发活化剂1.5份、降粘分散剂0.4份、防冻增强剂2.0份。
优选的，所述激发活化剂包括以下重量份数的组成成分：生石灰35-45份、丙烯酸钙5-10份、氟硅酸镁5-10份、明矾石25-30份、三聚磷酸钠5-10份、硫酸钾7-10份、偏铝酸钠4-6份；所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：850-1：900。
优选的，所述激发活化剂包括以下重量份组分：生石灰39份、丙烯酸钙7份、氟硅酸镁7份、明矾石26份、三聚磷酸钠8份、硫酸钾8份、偏铝酸钠5份，所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：870。
优选的，所述的防冻增强剂由亚硝酸钙与氯化钙组成。
优选的，所述亚硝酸钙与氯化钙的质量比为3：1。
优选的，还包括萘系减水剂。
优选的，所述激发活化剂的制备方法如下：将明矾石、生石灰充分研磨，使其细度≥200目，再与丙烯酸钙、氟硅酸镁、三聚磷酸钠、硫酸钾以及偏铝酸钠混合，搅拌均匀后封闭、干燥保存；所述的降粘分散的制备方法如下：将顺丁烯二酸酐、四氟乙烯按比例溶于无水的乙醇中，以过氧化钠为引发剂，在温度75℃-85℃、压力6MPa的条件下聚合，进行充分搅拌，时间3.5-4.5h；然后将聚合物进行喷雾干燥，喷雾干燥温度控制在85℃-90℃，即可得到略呈褐色的粉状体。
本发明半刚性基层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按质量比称取原状钛石膏和水之外的其它组分，再将降粘分散剂和再生骨料之外所称取的其它组分混合为A料；
（2）将原状钛石膏干燥至恒重，所得物为干质量，计算其自由水含水率和干质量占比；
（3）根据原状钛石膏的自由水含水率以及干质量占比，确定原状钛石膏和水的掺量，将原状钛石膏、水和降粘分散剂混合并搅拌均匀得到混合料B；
（4）在混合料B中投放A料，搅拌均匀制得半刚性基层浆料C；
（5）在半刚性基层浆料C中投入再生骨料，搅拌均匀，用手紧握成团，放下后可散开，用肉眼观察无再生骨料离析现象，即可得到原状工业副产钛石膏协同再生骨料制备的半刚性基层材料D。
本发明中各组成成分作用如下：
原状钛石膏：原状钛石膏的 CaSO4·2H2O含量比天然石膏的CaSO4·2H2O含量稍高，约占75%；钛石膏的Fe2O3 含量，比天然石膏的Fe2O3含量高很多，约占7%左右；Al2O3的含量不到2%。原状钛石膏缓慢溶出的SO4 2-可以与水化产物反应生成钙矾石晶体，满足道路路面基层强度需求，且原状钛石膏掺量大，可以大量消耗原状钛石膏，减少污染。
水泥：水泥经水化反应后不仅会产生水化硅酸钙、铁铝酸钙，提供一定的晶体结构、增加强度外，还会产生较多的Ca(OH)2，为原状钛石膏以及粉煤灰激发、解离提供环境条件，继而原状钛石膏与粉煤灰、激发活化剂产生一系列物理化学反应，形成网络骨架结构，掺入适量的水泥可以明显缩短半刚性基层材料的凝结时间；
粉煤灰：粉煤灰作为地质聚合物，有着一定的活性，在碱性的激发活化剂存在的条件下，可以使粉煤灰中原先聚合度较高的玻璃态网络中的Si-O键和Al-O键断裂，成为不饱和键，促使网络解聚和硅、铝溶解扩散，加快与原状钛石膏及Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝性良好的水化产物；
矿粉：矿粉为高炉矿渣经粉磨后形成，具有水泥的特性，其活性指数一般在95%以上，可以替代水泥为钛石膏基层提供晶体框架结构；
再生骨料：再生骨料为建筑垃圾再生集料、钢渣集料等，可以与原状钛石膏形成的水化产物反应生成钙矾石晶体，具有一定的膨胀性，掺入骨料主要起到混合料体积稳定的作用；
减水剂：主要起到疏水以及降低水灰比，从而提高混合料的和易性以及混合料的整体强度。
激发活化剂：激发活化剂主要作用有四个：一是提供碱性环境，加快原状钛石膏的解离；二是促进粉煤灰颗粒中的铝和硅有效溶解；三是作为水泥、矿粉的增强剂、早强剂；四是降低原状钛石膏表面能，减薄钛石膏颗粒双电层，起到疏水作用，让钛石膏颗粒间结合更加紧密；
降粘分散剂：由于原状钛石膏的主要成份是硫酸钙，同时又混有铁、铬等其它杂质元素，这样使得硫酸钙本来就有的亲水性因这些元素的混入使得它更具吸水性，原状钛石膏中含有的硫酸铁具有一定的聚合、絮凝能力，从而使得它含有大量水时还呈无流动性的膏状体，利用粒子包覆原理，对具有不粘性的四氟乙烯进行化学分子接枝，也就是在四氟乙烯的分子中适量进行羧基化，由这种四氟乙烯单体聚合后得到的高分子具有了很强的极性，从而能使含有这种少量物质的体系具备了强大的吸附包覆性，由此把钛石膏微粒包覆起来与水隔绝，进而使钛石膏中的结合水游离出来，让钛石膏分散加快，具有较大的流动性。
防冻增强剂：主要针对钛石膏基层混合料前期强度低、强度增长缓慢以及防水效果差等特点掺加，掺加量越高其抗冻性能越好。
生石灰：生石灰不仅提供了一定量的钙离子，还可使混合料pH值增加，加速玻璃体中Si-O和Al-O结构解离，生成硅酸根离子和铝酸根离子与矿粉、粉煤灰水解出的钙离子反应生成水化硅酸钙和铝酸三钙，铝酸三钙与原状钛石膏反应生成钙矾石，从而使原状钛石膏基半刚性基层材料产生强度，随着水化反应的继续进行逐渐改变钛石膏基半刚性基层材料的内部结构；
丙烯酸钙：其作用主要表现为：一是丙烯酸盐不仅在与水泥具有良好的互溶性及粘结性，且其浆液也有粘度低、易聚合成膜、凝胶体抗挤出能力强等优点，在与原状钛石膏也表现出了类似的作用，不仅提升粘合性，还可降低原状钛石膏浸水后的粘滞性，并有利于增加后期强度，二是丙烯酸钙属于有机类化合物，由丙烯酸和金属离子结合组成的有机电解质，具有一定的减水、疏水效果，通过离子交换作用改变原状钛石膏的亲水特性，再经夯实、振动提高密实度；在半刚性基层材料拌和过程中提高和易性，在碾压中起到降低钛石膏表面能，减薄钛石膏颗粒双电层，从而易于大掺量钛石膏的混合料碾压密实，提高整体强度；另外，本发明发现丙烯酸钙粉状体与三聚磷酸钠一起加到钛石膏混合料中，它就在其中进行聚合反应，形成不溶于水的网状高分子链，这样钛石膏颗粒就被强度高、有塑性的链包围，形成一个空间网，使钛石膏基层混合料的强度大大增加。另外，丙烯酸钙聚合物有保水作用，能吸附钛石膏基层混合料中的水分，减少水的渗出。三是固体丙烯酸钙将会影响早期钙矾石的形成，抑制钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转变，从而保持了半刚性基层材料的体积稳定性，四是丙烯酸钙与矿粉、粉煤灰可有效提高半刚性基层材料的抗蚀性，有利于基层的整体稳定性、耐久性；
氟硅酸镁：其主要作用一是复合胶凝材料的固化促进剂、增强剂；二是提高半刚性基层材料的抗风化、剥蚀能力，从而提升基层的整体寿命；
明矾石：其主要作用表现为一是作为早强剂，在半刚性基层材料中可以缩短凝结时间；二是提供铝离子以及硫酸根浓度，诱导并加速钙矾石的形成；三是可以提高各龄期基层材料的强度；
三聚磷酸钠：由于钛石膏中含有氢氧化铁，使得浸水后的半刚性基层材料粘度增大，因此加入适量的三聚磷酸钠以起到分散、降粘的作用。一是主要作为水泥、粉煤灰、矿粉以及钛石膏的分散剂，在混合料拌和中更加均质，反应更加充分，有利于节约胶凝材料。二是三聚磷酸钠可以络合钛石膏混合料中的金属离子，增强固化效果。三是作为丙烯酸钙的引发剂；
硫酸钾：在钛石膏基层材料中主要表现为：一是其易于溶解，诱导并加速钛石膏的溶解度，使液相中钙离子和硫酸根的浓度升高，有利于钙矾石的形成；二是作为复合胶凝材料的早强剂，三是钾离子吸附在粉煤灰、矿粉颗粒表面，增加了浆体核的数量，加速火山灰反应；
偏铝酸钠：其作用主要作为水泥促凝剂以及提供碱性液体环境。在液体环境中水解得到氢氧化铝和氢氧化钠，氢氧化铝和氧化钙与水或氢氧化钙溶液反应生成C3A，C3A会迅速与水反应生成C3AH6，水泥浆迅速凝结，水解后的氢氧化钠与石膏反应生成硫酸钠与氢氧化钙，会消耗溶解的石膏，持续为粉煤灰、矿粉解离提供碱性环境，促使钛石膏基层早期强度形成。
本发明的有益效果：
降粘分散剂可使含有四氟乙烯单体聚合后得到的高分子体系具备了强大的吸附包覆性，由此把钛石膏微粒包覆起来与水隔绝，进而使钛石膏中的结合水游离出来，让钛石膏具有了流动性。激发活化剂可有效将大掺量的钛石膏混合料进行充分激活，从而使得原状钛石膏能溶出更多的SO4 2-，SO4 2-可以与水化产物反应生成钙矾石晶体，满足道路路面基层强度需求，且原状钛石膏用量大，可以大量消耗原状钛石膏，减少污染，并且工业副产钛石膏原状掺入，不需要煅烧脱水和粉磨等工艺。
实现了对钛石膏的综合利用，尤其是与粉煤灰、矿粉、再生骨料等大宗固体废弃物的协同资源化利用，不仅能够减少产废企业及其上下游的生产压力、占用大量土地存放、扬尘等潜在威胁，变害为利，而且用于道路工程快速、大量资源化，还能代替天然资源，减少天然资源的开挖，保护了生态资源，具有广泛的社会效益和明显的经济效益、生态环境效益。
附图说明
图1为实施例1中试样的实物图；
图2为实施例1中试样无侧限抗压强度破坏断面图。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明各实施例组分见下表
表1半刚性基层材料组分列表（单位为重量份）
钛石膏（干质量） 水泥 粉煤灰 矿粉 再生骨料 水 减水剂 激发活化剂 降粘分散剂 防冻增强剂
实施例1 42 3 5 8 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例2 40 3 5 10 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例3 42 3 5 8 20 18 0.5 1.5 无 2
实施例4 42 3 5 8 20 17.8 0.5 1.5 0.2 2
实施例5 42 3 5 10 20 17.1 0.5 无 0.4 2
实施例6 42 3 5 10 20 17.6 0.5 1.5 0.4 无
实施例7 42 1 5 10 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例8 40 3 5 10 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例9 40 3 5 10 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例10 36 3 5 10 24 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例11 44 3 5 10 15 18.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例12 42 3 5 8 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例13 42 3 5 8 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例14 42 3 5 8 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
实施例15 42 3 5 8 20 17.6 0.5 1.5 0.4 2
表2激发活化剂组分列表（单位为重量份）
实施例 生石灰 丙烯酸钙 氟硅酸镁 明矾石 三聚磷酸钠 硫酸钾 偏铝酸钠
实施例A 39 7 7 26 8 8 5
实施例B 36 8 7 28 8 8 5
实施例C 44 6 7 25 6 7 5
实施例D 44 0 7 25 6 7 5
表3降粘分散剂组分列表（组分含量为重量分）
实施例 顺丁烯二酸酐 四氟乙烯 过氧化钠 聚合温度T 聚合压力P 聚合时间t
实施例a 1 870 0.87 75℃-85℃ 6MPa 4h
实施例b 1 850 0.85 75℃-85℃ 6MPa 4h
实施例c 1 900 0.90 75℃-85℃ 6MPa 4h
注：实施例1使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例2使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例3使用了实施例A激发活性剂，不掺加降粘分散剂；
实施例4使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例5使用了实施例a降粘分散剂，不掺加激发活性剂；
实施例6使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂，不掺加防冻增强剂；
实施例7使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例8使用了实施例D激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例9使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例10使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例11使用了实施例A激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例12使用了实施例B激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例13使用了实施例C激发活性剂，实施例a降粘分散剂；
实施例14使用了实施例A激发活性剂，实施例b降粘分散剂；
实施例15使用了实施例A激发活性剂，实施例c降粘分散剂；
水泥选自山东山水水泥厂生产的P.O42.5水泥。
粉煤灰选自低钙型并且二级及以上粉煤灰。
矿粉选自济南钢铁厂鲁新新材料公司生产的高炉矿渣粉，符合S105粉标准，比表面积在450m2/kg以上。
再生骨料可以为建筑垃圾再生粗骨料（实施例1至实施例8，以及实施例12至实施例15）或钢渣再生骨料（实施例9至实施例11），粒径在5-25mm之间。
钛石膏的主要成分是CaSO4·2H2O，含量在75%以上，其他成分有氧化铝、氧化铁、氧化镁、二氧化钛、二氧化硅和稀有元素等。具体地，钛石膏选自济南裕兴化工有限责任公司硫酸法生产钛白粉的原状钛石膏。
减水剂选用萘系高效减水剂，如：济南晴天化工科技有限公司生产的SNF-C粉状萘系高效减水剂。
水为蒸馏水或符合饮用标准的水。
复合防冻增强剂选用亚硝酸钙与氯化钙的混合物，其掺配质量比例为亚硝酸钙：氯化钙=75%：25%，干拌基本均匀即可。
本发明各实施例制备方法如下：
其中，激发活化剂的制备方法如下：
将明矾石、生石灰充分研磨，使其细度≥200目，再与丙烯酸钙、氟硅酸镁、三聚磷酸钠、硫酸钾以及偏铝酸钠混合，搅拌均匀后密封、干燥保存。
降粘分散剂的制备方法如下：
利用粒子包覆原理，对具有不粘性的四氟乙烯进行化学分子结枝，也就是在四氟乙烯的分子中适量进行羧基化。接枝的单体是顺丁烯二酸酐。因顺丁烯二酸酐溶于水后能电离成阴离子，所以带负电。
具体合成过程是：将顺丁烯二酸酐、四氟乙烯按比例溶于无水乙醇中，以过氧化钠为引发剂，在温度T、压力P的条件下聚合，时间为t。
上述半刚性基层材料的制备方法：
（1）按质量比称取原状钛石膏和水之外的其它组分，再将降粘分散剂和再生骨料之外所称取的其组分混合为A料；
（2）将原状钛石膏干燥至恒重（如采用在恒温50℃下干燥至少12h，也可以采用其它干燥方法），所得物为干质量，计算其自由水含水率和干质量占比。恒重是指每间隔1h称量其质量，前后两次质量差在2%以内。
（3）根据原状钛石膏的自由水含水率以及干质量占比，确定原状钛石膏和水的掺量（当原状钛石膏自由水含水率大时，水的掺量就小，若原状钛石膏含水量高于混合料的含水率，则进行适当晾晒或进行挤滤，若含水量低于混合料的含水率，则适当增加用水量，直至达到既定的含水率），将原状钛石膏、水和降粘分散剂混合并搅拌均匀得到混合料B。
（4）在混合料B中投放A料，搅拌均匀制得半刚性基层浆料C。
（5）在半刚性基层浆料C中投入再生骨料，搅拌均匀，用手紧握成团，放下后可散开，用肉眼观察无再生骨料离析现象，即可得到原状工业副产钛石膏协同再生骨料制备的半刚性基层材料D。
试件制作：根据压实度97%的要求，计算得到单个试模添加的半刚性基层材料质量，分2-3次填满捣实，将整个试模以及与试模口径相匹配的上下压柱放到200T压力机上，加压直到上下压柱都压入试模为止，维持压力1min，解除压力后，取下试模，拿去上压柱，并放到脱模器上将试件顶出（利用千斤顶和下压柱），试件从试模内脱出并称量后，立即放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生，试件应先用塑料薄膜包覆，无侧限抗压强度试件养生7d，冻融试验中同一配比下未冻融试件即比对试件以及冻融试件循环5次的试件冻融前养生28d，整个养生期间的温度，应保持20℃±2℃，养生的最后一天，将试件浸泡在水中，水的深度应使水面在试件顶上约2.5mm，在浸泡水前，应再次称试件的质量，在养生期间，试件质量的损失≤2.3%。
技术效果：
实施例1：试件形貌如图1所示。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为4.1MPa，劈裂抗拉强度为0.56MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求，试件无侧限抗压强度破坏断面图如图2。
冻融性能测试：该实施例1下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为4.3MPa，试件经5次冻融循环试验检测，其抗压强度为3.8MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低11.6%，不超过25%的要求；质量损失率为3.7%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。
实施例2：
骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
强度测试：经检测，该半刚性基层材料的试件7d无侧限抗压强度为4.7MPa，劈裂抗拉强度为0.67MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层强度要求。
冻融性能测试：该实施例2下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为5.1MPa，经5次冻融循环试验检测，该试件的抗压强度为4.7MPa，与实施例1相比，抗压强度增加9.3%；同时，质量损失率仅为1.5%。
实施例3：
骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
本实施例不掺加降粘分散剂，在进行步骤（3）时，按步骤（3）的工艺进行拌合，混合2min后，发现该钛石膏成团现象严重，流动性不佳，无法进行下道工艺。因此，自制降粘分散剂是起到了相应的分散流动作用。
实施例4：
骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
在掺加降粘分散剂0.2重量份的情况下，在进行步骤（3）时，按步骤（3）的工艺进行拌合，混合2min后，发现该钛石膏仍有成团现象，具有一定的流动性。但流动性仍不够良好，放弃实施。
实施例5：
本实施例不掺加激发活化剂。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
经检测，该半刚性基层材料7d的试件无侧限抗压强度为1.4MPa，不能达到《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014 的基层强度至少2.0MPa的最低要求。
实施例6：
本实施例不掺加防冻增强剂。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
强度测试：7d无侧限抗压强度为2.8MPa。
冻融性能测试：该实施例6下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为3.0MPa，经5次冻融循环试验检测，该半刚性基层材料的试件的抗压强度为2.0MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低33.3%，超过25%的要求；同时，质量损失率与本实施例冻融前的相比达6.5%，超过5%的要求。
实施例7：
本实施例水泥掺量较少时。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
经检测，强度测试：该半刚性基层材料的试件的7d无侧限抗压强度为1.9MPa，劈裂抗拉强度为0.2MPa，已不符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281基层强度至少2.0MPa要求。
实施例8：
本实施例中激发活化剂不含有丙烯酸钙。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
在进行步骤（4）时，按步骤（4）的工艺进行拌合时表现松散，不易成型。
经检测，强度测试：该半刚性基层材料的试件的7d无侧限抗压强度仅为1.7MPa，不符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281－2014基层强度至少2.0MPa的要求。
冻融性能测试：经冻融循环5次发现，质量损失率达25.2%, 远超过5%的要求，不符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。而实施例1中，含有丙烯酸钙的半刚性基层材料试件质量损失率仅为3.7%，可见丙烯酸钙具有一定的减水、疏水效果，通过离子交换作用改变钛石膏的亲水特性，再经夯实、振动提高密实度；在钛石膏基层混合料拌和过程中提高和易性，在钛石膏基层混合料碾压中起到降低钛石膏表面能，减薄钛石膏颗粒双电层，从而易于大掺量钛石膏的混合料碾压密实，提高整体强度。
实施例9：骨料采用的钢渣再生骨料，最大粒径为16mm。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为4.0MPa，劈裂抗拉强度为0.57MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。
冻融性能测试：该实施例9下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为4.3MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为3.9MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低9.3%，不超过25%的要求；质量损失率为1.2%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。
实施例10：降低钛石膏掺量，相应增加钢渣再生骨料，最大粒径为25mm。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为5.5MPa，劈裂抗拉强度为0.66MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。
冻融性能测试：该实施例10下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为5.6MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为5.2MPa，与未冻融试件对比试件抗压强度相比降低7.1%，不超过25%的要求；质量损失率为0.5%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。
实施例11：增加钛石膏掺量，相应减少钢渣再生骨料，最大粒径为25mm。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为2.7MPa，劈裂抗拉强度为0.32MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281基层强度至少2.0MPa要求。
冻融性能测试：该实施例11下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为2.9MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为2.3MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低20.7%，不超过25%的要求；质量损失率为4.8%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。
实施例12：
在实施例1的基础上，仅将其中的激发活化剂采用实施例B。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为3.7MPa，劈裂抗拉强度为0.44MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。
冻融性能测试：该实施例12下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为3.9MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为3.3MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低15.3%，不超过25%的要求；但其质量损失率为5.2%，超过5%的要求，不符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。可见，激发效果弱于实施例A。
实施例13：
在实施例1的基础上，仅将其中的激发活化剂采用实施例C。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为4.9MPa，劈裂抗拉强度为0.57MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。
抗冻融性能测试：该实施例13下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为5.2MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为4.7MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低9.6%，不超过25%的要求；质量损失率为0.9%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。可见，激发效果强于实施例A。
实施例14：
在实施例1的基础上，仅将其中的降粘分散剂采用实施例b。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
在进行步骤（3）时，按步骤（3）的工艺进行拌合，混合2min后，发现该钛石膏局部有成团现象，流动性不佳，继续搅拌至3min，钛石膏基本均质。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为3.9MPa，劈裂抗拉强度为0.45MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。
冻融性能测试：该实施例14下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为4.0MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为3.5MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低12.5%，不超过25%的要求；质量损失率为2.1%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。
与实施例1相比，降粘分散剂采用实施例b分散时间延长，不利于施工。
实施例15：
在实施例1的基础上，仅将其中的降粘分散剂采用实施例c。骨料采用的建筑垃圾再生骨料，最大粒径为20mm。
在进行步骤（3）时，按步骤（3）的工艺进行拌合，混合1.5min后，发现该钛石膏已基本均质，流动性与实施例1相比较佳。
强度测试：经检测，试件7d无侧限抗压强度为4.0MPa，劈裂抗拉强度为0.51MPa，符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014的强度要求。
冻融性能测试：该实施例15下未冻融试件即比对试件28d抗压强度为4.1MPa，试件经5次冻融循环试验检测，试件抗压强度为3.7MPa，与未冻融试件即对比试件抗压强度相比降低9.6%，不超过25%的要求；质量损失率为2.5%，不超过5%的要求，均符合现行《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》JC/T 2281-2014基层性能要求。
与实施例1相比，降粘分散剂采用实施例c分散时间缩短，利于施工，但通过成本比较，该实施例c较实施例a成本增加，因此，推荐采用实施例a。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种钛石膏基半刚性基层材料，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：原状钛石膏干质量40-42份、水泥3份、粉煤灰5份、矿粉8-10份、再生骨料20份、水17.6份、激发活化剂1.5份、降粘分散剂0.4份、防冻增强剂2.0份，所述激发活化剂包括以下重量份数的组成成分：生石灰35-45份、丙烯酸钙5-10份、氟硅酸镁5-10份、明矾石25-30份、三聚磷酸钠5-10份、硫酸钾7-10份、偏铝酸钠4-6份；所述降粘分散剂是接枝顺丁烯二酸酐的聚四氟乙烯，所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：850-1：900。
2.根据权利要求1所述的半刚性基层材料，其特征在于，所述激发活化剂包括以下重量份组分：生石灰39份、丙烯酸钙7份、氟硅酸镁7份、明矾石26份、三聚磷酸钠8份、硫酸钾8份、偏铝酸钠5份，所述的用于聚合反应生成降粘分散剂的顺丁烯二酸酐与四氟乙烯的重量比是1：870。
3.根据权利要求1-2中任何一项所述的半刚性基层材料，其特征在于，所述的防冻增强剂由亚硝酸钙与氯化钙组成。
4.根据权利要求3所述的半刚性基层材料，其特征在于，所述亚硝酸钙与氯化钙的质量比为3：1。
5.根据权利要求4所述的半刚性基层材料，其特征在于，还包括萘系减水剂。
6.根据权利要求2所述的半刚性基层材料，其特征在于，所述激发活化剂的制备方法如下：将明矾石、生石灰充分研磨，使其细度≥200目，再与丙烯酸钙、氟硅酸镁、三聚磷酸钠、硫酸钾以及偏铝酸钠混合，搅拌均匀后密封、干燥保存；所述的降粘分散的制备方法如下：将顺丁烯二酸酐、四氟乙烯按比例溶于无水的乙醇中，以过氧化钠为引发剂，在温度75℃-85℃、压力6MPa的条件下聚合，进行充分搅拌，时间3.5-4.5h；然后将聚合物进行喷雾干燥，喷雾干燥温度控制在85℃-90℃，即可得到略呈褐色的粉状体。
7.一种如权利要求1-2中任何一项所述的钛石膏基半刚性基层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按质量比称取原状钛石膏和水之外的其它组分，再将降粘分散剂和再生骨料之外所称取的其它组分混合为A料；
（2）将原状钛石膏干燥至恒重，所得物为干质量，计算其自由水含水率和干质量占比；
（3）根据原状钛石膏的自由水含水率以及干质量占比，确定原状钛石膏和水的掺量，将原状钛石膏、水和降粘分散剂混合并搅拌均匀得到混合料B；
（4）在混合料B中投放A料，搅拌均匀制得半刚性基层浆料C；
（5）在半刚性基层浆料C中投入再生骨料，搅拌均匀，用手紧握成团，放下后可散开，用肉眼观察无再生骨料离析现象，即可得到原状工业副产钛石膏协同再生骨料制备的半刚性基层材料D。
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