(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810450002.9
(22)申请日 2018.05.11
(71)申请人 西南交通大学
地址 610000 四川省成都市金牛区二环路
北一段111号西南交通大学科技处
申请人 曹新文 李忠金
(72)发明人 曹新文 李忠金
(74)专利代理机构 成都厚为专利代理事务所
(普通合伙) 51255
代理人 夏柯双
(51)Int.Cl.
C04B 24/04(2006.01)
C04B 28/14(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种磷石膏固化剂，由以下重
量份配比的各组分制成：C a(O H )24～5份，
K 2CO 30.4～0.5份，树脂0.08～0.11份，二酯0.25
～0.3份，抗酸剂0.1～0.2份，明矾粉1～2份。本
发明固化剂采用还原剂加胶凝剂的方式，胶凝剂
的重量与固化剂中其余组分重量之和的比为50
～60:1，本固化剂中的还原剂通过置换和还原作
用将磷石膏中的可溶性P 2O 5和Fe 2+进行稳定，将
其中的有害成分还原成晶体，变成无害的稳定材
料，并被胶凝剂所包裹。本固化剂生产的改良磷
石膏具有一定的无侧限抗压强度和水稳定性，可
用于路基填料和其它用途的材料，可以大规模使
用磷石膏，不仅解决了磷石膏堆放污染环境的问
题，同时也能大大减轻工程对砂卵石的需求量，
具有十分重要的环保意义和社会经济效益。权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 108585576 A 2018.09.28
C N 108585576
A
1.一种磷石膏固化剂，其特征在于，由以下重量份配比的各组分制成：
Ca(OH)2 4～5份，
K 2CO 3 0.4～0.5份，
树脂0.08～0.11份，
二酯0.25～0.3份，
抗酸剂0.1～0.2份，
明矾粉1～2份。
2.根据权利要求1所述的磷石膏固化剂，其特征在于：还包括胶凝剂，所述胶凝剂为水泥或石膏，胶凝剂的重量与固化剂中其余组分重量之和的比为50～60:1。
3.根据权利要求1或2所述的磷石膏固化剂，其特征在于，由以下重量份配比的各组分制成：
Ca(OH)2 4.5份，
K 2CO 3 0.5份，
树脂0.1份，
二酯0.3份，
抗酸剂0.2份，
明矾粉1.5份。
权 利 要 求 书1/1页CN 108585576 A
一种磷石膏固化剂
技术领域
[0001]本发明涉及一种固化剂配方，特别涉及一种磷石膏固化剂。
背景技术
[0002]磷石膏是生产磷铵过程中产生的一种废料，含有一定有机磷和无机磷残留 成分，使得磷石膏呈酸性。按目前的生产工艺，每生产1吨磷铵排出4吨左右 的磷石膏。现今，磷石膏只能当废渣处理，且均为露天堆放，年复一年，占用 大量土地，可溶性P2O5和Fe2+等随雨水浸出，产生酸性废水，长期渗漏到地下， 影响地下水，对环境造成污染。我国是世界磷石膏排出大国，全国每年磷石膏 排出量达到800～1200万吨。因此如果能将磷石膏改良转化为路基和基层混合料， 不仅解决了磷石膏堆放环境问题，同时也能大大减轻工程对砂卵石的需求量， 具有十分重要的环保意义和社会经济效益。 [0003]理论上，磷石膏可以作为水泥、硫、石膏的生产原料。用二水石膏制水泥 和硫酸，一般需先经脱水成为无水石膏，添加粘土、砂岩、氧化铁、氧化铝等 辅助剂，使水泥熟料化学组分达到水泥生产规格的范围，然后用焦炭还原分解 并与辅助剂反应形成水泥熟料。辅助剂中的氧化硅、氧化铝、氧化铁能降低硫 酸钙的分解温度并加速分解速度，同时进行矿化反应生成硫酸和水泥。这种方 法对硫资源比较缺少的国家来说具有现实意义。我国对此进行了大量研究工作， 但仍然存在许多问题。主要是生产出的水泥强度不足，至今仍没有被国家批准 用于建材行业的生产，且成本高，经济效益差。
[0004]磷石膏经过水洗等工艺处理，可制成石膏条板和石膏砌块。但该法生产的 石膏产品的生产劳动强
度大，生产效率低，产品质量不稳定，石膏制品表面有 时出现发霉和起霜现象。同时，磷石膏在水洗处理中排出含有P2O5的污水会造 成二次污染。该法成本较高，经济效益不佳。
[0005]磷石膏用作路基填料，国内外均做过一些尝试。唐庆黔等通过室内试验和 野外试验，就磷石膏应用于路基路面工程的可行性、力学性能进行研究，并修 建了试验路堤。在施工中，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，施工中必须严格控制含水率。一旦压实，再遇雨 水，表层2cm左右磷石膏受影响变软。其它的应用研究主要集中于运用磷石膏 用作二灰基层的早强剂，掺入少量磷石膏可以提高二灰基层的早期强度。作为 二灰基层的早强剂，磷石膏的用料十分有限，通常是集料的3％～5％，不能解决 磷石膏的大量运用问题。综合国内外资料，直接用于路基填料存在以下问题， 一是填料长期耐久问题，目前尚无资料报道，无法判断填料的长期稳定性问题。 二是纯磷石膏受水的影响大，当含水量较高时，纯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，如何改良磷石膏使其大量 应用到公路路基、底基层和基层中填料是件具有重大经济意义的事情。 发明内容
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磷石膏固化剂，能够有 效地将磷石膏固化加工为改良磷石膏，改良磷石膏具有一定强度和水稳定性， 在合适重量配比的情况下，固化后的磷石膏可用于路基、底层或基层混合料， 完全可以满足《公路路面基层施工技术规范》。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0008]一种磷石膏固化剂，由以下重量份配比的各组分制成：
[0009]Ca(OH)2 4～5份，
[0010]K2CO3 0.4～0.5份，
[0011]树脂0.08～0.11份，
[0012]二酯0.25～0.3份，
[0013]抗酸剂0.1～0.2份，
[0014]明矾粉1～2份。
[0015]所述的磷石膏固化剂还包括胶凝剂，所述胶凝剂为水泥或石膏，胶凝剂的 重量与固化剂中其余组分重量之和的比为50～60:1。
[0016]磷石膏固化剂，由以下重量份配比的各组分制成：
[0017]Ca(OH)2 4.5份，
[0018]K2CO3 0.5份，
[0019]树脂0.1份，
[0020]二酯0.3份，
[0021]抗酸剂0.2份，
[0022]明矾粉1.5份。
[0023]本发明的有益效果是：
[0024]磷石膏是多组份的复杂的结晶体，本发明固化剂采用还原剂加胶凝剂的方 式，其中还原剂通过置换和还原作用将磷石膏中的可溶性P2O5和Fe2+进行稳定：
[0025]P2O5+3Ca(OH)2＝Ca3(PO4)2+3H2O
[0026]Fe2++2OH-＝Fe(OH)2
[0027]将其中的有害成分还原成晶体，变成无害的稳定材料，并被胶凝剂所包裹。 一定比例的磷石膏固化剂与磷石膏混合后，通过碾压或压实等工艺，可以将磷 石膏变成可用的材料，该材料具有一定的无侧
限抗压强度和水稳定性，可用于 路基填料和其它用途的材料。通过调整磷石膏固化剂的比例可调整混合料的强 度。
[0028]本固化剂生产的改良磷石膏可以应用于路基填料，可以大规模使用磷石膏， 不仅解决了磷石膏堆放污染环境的问题，同时也能大大减轻工程对砂卵石的需 求量，具有十分重要的环保意义和社会经济效益。
[0029]在固化剂配比恰当、固化剂与磷石膏混合比例合适的情况下，改良磷石膏 用于路面路基、底基层或者基层混合料时：
[0030]1)具有足够的强度与刚度，基层能够承受由路面面层传递下来的竖向荷载 的反复作用。
[0031]2)水稳性好，地表水会通过面层、路肩或者其它结合部位，甚至是路面裂 缝进入到面层直至基层中，但是又不容易散发出去。因为路面基层材料能具备 较强的水稳定性，
不至于含水量高时强度降低过多过快，导致路面因水破坏。
[0032]3)抗冲刷能力强，停留在基层和面层结合部位的水在行车荷载作用下形成 流动的水压力，对基层产生冲压作用，改良后的磷石膏用于基层、底基层和路 基的混合料，对这种冲刷具有足够的抵抗能力，不会出现严重的唧泥现象。
[0033]4)收缩性小，不会因温度和湿度变化而引起基层、底基层和路基过大的收 缩并出现裂缝从而在面层上形成反射裂缝。
附图说明
[0034]图1为实施例4的固化剂和磷石膏配比为6％时的击实曲线。
具体实施方式
[0035]下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]本发明提供一种技术方案：
[0037]【实施例1】一种磷石膏固化剂，由以下重量份配比的各组分制成：
[0038]Ca(OH)2 4份，
[0039]K2CO3 0.4份，
[0040]树脂0.08份，
[0041]二酯0.25份，
[0042]抗酸剂0.1份，
[0043]明矾粉1份。
[0044]【实施例2】一种磷石膏固化剂，由以下重量份配比的各组分制成：
[0045]Ca(OH)2 5份，
[0046]K2CO3 0.5份，
[0047]树脂0.11份，
[0048]二酯0.3份，
[0049]抗酸剂0.2份，
[0050]明矾粉2份。
[0051]本实施例中，磷石膏固化剂，还包括胶凝剂，所述胶凝剂为水泥，胶凝剂 的重量与固化剂中其余组分重量之和的比为50:1。胶凝剂是一种很好的粘合剂， 可以迅速与磷石膏中的钙离子形成硅胶或者硅酸钙凝胶，起到胶结合填充空隙 的作用，使混合料的强度和承载能力提高。
[0052]【实施例3】一种磷石膏固化剂，由以下重量份配比的各组分制成：
[0053]Ca(OH)2 4.5份，
[0054]K2CO3 0.45份，
[0055]树脂0.09份，
[0056]二酯0.28份，
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