(19)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 202210242474.1
(22)申请日 2022.03.11
(71)申请人 山东大学
地址 250002 山东省济南市市中区二环东
路12550号
(72)发明人 蒋红光 荣玉 姚占勇 林琪琪
李景磊 姚凯 梁明 张吉哲
(74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限
公司 37221
专利代理师 宋海海
(51)Int.Cl.
C04B 28/26(2006.01)
C04B 28/14(2006.01)
(54)发明名称
和应用
(57)摘要
本发明提供一种基于钛石膏的路基填料及
其制备方法和应用，涉及道路工程材料技术领
B，所述组分A为经过预处理后的钛石膏，所述组
分B为改性剂；所述改性剂包括高炉矿渣或烧结
法赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米
激发剂；其中，组分A占100份，所述组分B占组分A
的0‑20％。本发明使用多种固废材料混合改性钛
石膏，以废治废，复合表面活性剂、纳米材料、水
泥，通过级配调整、孔隙填充及粉体表面改性，提
升钛石膏新型路基填料的强度、水稳性能，缓解
路基填料匮乏的难题，有效的保护环境，因此具
有良好的实际应用价值。权利要求书1页 说明书5页CN 114656237 A 2022.06.24
C N 114656237
A
1.一种基于钛石膏的路基填料，其特征在于，所述路基填料由两部分组成，即组分A和组分B，所述组分A为经过预处理后的钛石膏，所述组分B为改性剂；
所述改性剂包括高炉矿渣或烧结法赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料、普通硅酸盐水泥、粘结剂、表面活性剂为和激发剂；
其中，组分A占100份，所述组分B占组分A的0‑20％。
2.如权利要求1所述的路基填料，其特征在于，所述钛石膏预处理方法包括：对钛石膏进行干燥处理、粉碎及活化； 优选的，干燥可采用烘干方式进行，并对钛石膏进行热活化，具体温度选择为20‑150℃，破碎粒径范围为2‑5cm。
3.如权利要求1所述的路基填料，其特征在于，所述组分B的改性剂由以下组分制成：高炉矿渣或烧结法赤泥25‑45份；电石渣25‑55份；粉煤灰、白泥或固硫灰渣0‑15份；纳米材料0‑10份，普通硅酸盐水泥25‑60份；粘结剂1‑15份；表面活性剂为1‑10份；激发剂，其重量份为改性剂重量总和的万分之一‑万分之八。
4.如权利要求3所述的路基填料，其特征在于，所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝中的任意一种或多种；
所述普通硅酸盐水泥的型号为P.O 42.5、P.O 52.5、P.O 62.5中的任意一种；优选为P.O 42.5；
所述粘结剂为水玻璃、聚丙烯酰胺中的任意一种或多种。
5.如权利要求3所述的路基填料，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和木质素磺酸钙中的任意一种或多种；
所述激发剂为二乙醇单异丙醇胺、三异丙醇胺、三聚磷酸钠、三乙醇胺中的任意一种或多种。
6.权利要求1‑5任一项所述路基填料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将组分A进行干燥以及破碎预处理；
(2)组分B中，将高炉矿渣或赤泥、粉煤灰、白泥或固硫灰渣和电石渣进行干燥、磨细，分别进行过筛处理；然后将高炉矿渣或赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料按质量比例称取进行干拌，将粘结剂、激发剂和表面活性剂加入水中制成FH水溶液。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，
组分A进行干燥以及破碎具体条件包括：烘干条件为20‑150℃，破碎粒径范围控制为2‑5cm。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将高炉矿渣或赤泥、粉煤灰、白泥或固硫灰渣和电石渣进行干燥、磨细的具体条件为：干燥温度为60‑105℃，磨细粒径为0.075‑2mm。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将组分A与组分B干拌后，与水进行混合，压实即得；优选的，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51‑2009)进行操作。
10.权利要求1‑4任一项所述路基填料在道路工程领域中的应用。
权 利 要 求 书1/1页CN 114656237 A
一种基于钛石膏的路基填料及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种基于钛石膏的路基填料及其制备方法和应用。
背景技术
[0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]路基是路面结构的支撑，良好的路基长期性能则是长寿命路面结构的重要保障。随着绿理念的推广和土地资源的日趋紧张，路基填料匮乏成为制约道路工程发展的突出问题。钛石膏是采用硫酸法生
产钛白粉时为治理酸性废水，加入石灰(或电石渣)中和大量酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的工业废渣，一半生产1t硫酸法钛白粉就会产生6‑10吨的钛石膏。据统计，我国钛石膏年排放量近3000万吨。由于钛石膏中硫酸钙颗粒细小，游离水含量高等原因，钛石膏一直未能得到大规模的资源化利用，若将钛石膏改良作为路基填料，将在实现钛石膏资源再利用的情况下，有效缓解路基填料匮乏。
[0004]目前，针对路基填料的要求，限制钛石膏利用的难题为其高含水率，较低的力学强度及较差的水稳性能。原因有以下三点，首先，钛石膏具有很高的溶解度，浸水时，由于石膏溶解，其晶体间的结合力减弱，从而造成强度降低；其次，因为钛石膏中含有大量的微裂缝，当其浸水时，内表面吸湿，水膜产生楔入作用从而石膏对水的吸附能力较强；最后，由于石膏本身具有很高的孔隙率，加重吸湿效果；三个因素共同作用导致了钛石膏高含水率、低力学强度及较差的水稳性，利用难。
发明内容
[0005]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于钛石膏的路基填料及其制备方法和应用。本发明通过钛石膏进行预处理后并进行改性剂处理，从而提高钛石膏的水稳定性及力学性能，并降低钛石膏的吸水性，从而使之适于作为路基填料等使用，因此具有良好的实际应用之价值。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下所述：
[0007]在本发明的第一方面，提供一种基于钛石膏的路基填料，所述路基填料由两部分组成，即组分A和组分B，所述组分A为经过预处理后的钛石膏，所述组分B为改性剂；[0008]所述改性剂包括高炉矿渣或烧结法赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料、普通硅酸盐水泥、粘结剂、表面活性剂为和激发剂。
[0009]其中，组分A占100份，所述组分B占组分A的0‑20％(w/w)。
[0010]更具体的，所述钛石膏预处理方法包括：对钛石膏进行干燥处理后粉碎。[0011]具体的，干燥可采用烘干方式进行，并对钛石膏进行热活化，具体温度选择为20‑150℃，破碎粒径范围为2‑5cm。
[0012]所述组分B的改性剂由以下组分制成：高炉矿渣或烧结法赤泥25‑45份；电石渣25‑55份；粉煤灰、白泥或固硫灰渣0‑15份；纳米材料0‑10份，普通硅酸盐水泥25‑60份；粘结剂1‑15份；表面活性剂为1‑10份；激发剂，其重量份为改性剂重量总和的万分之一‑万分之八。[0013]本发明的第二个方面，提供上述路基填料的制备方法，所述制备方法包括：[0014](1)将组分A进行干燥以及破碎预处理；
[0015](2)组分B中，将高炉矿渣或赤泥、粉煤灰、白泥或固硫灰渣和电石渣进行干燥、磨细，分别进行过筛处理；然后将高炉矿渣或赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料按质量比例称取进行干拌，将粘结剂、激发剂和表面活性剂加入水中制成FH水溶液；[0016]本发明的又一具体实施方式中，将组分A与组分B干拌后，与水进行混合，具体按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51
‑2009)操作。
[0017]本发明的第三方面，提供上述第一方面所述路基填料在道路工程领域中的应用。[0018]上述一个或多个技术方案具有以下有益效果：
[0019]针对钛石膏吸水性大、强度低、水稳性能差的特点，上述技术方案提供的一种基于钛石膏的路基填料，采用以废治废的理念，利用赤泥、高炉矿渣等多源固废混合，利用固废的胶凝作用及多余给粒径的孔隙填充及级配调整作用，提升钛石膏的力学强度性能。[0020]此外，针对钛石膏水稳性能差的问题，上述技术方案采用多种固废协同作为硅铝酸盐前体，利用钛石膏本身含有的硫酸钙，进行硫酸盐激发，生成钙矾石，填充钛石膏内部的孔隙，减少水的接触表面积，此外，利用表面活性剂对钛石膏粉体表面的物理、化学吸附或化学反应，覆盖于离子表面，使得处理后的钛石膏疏水，从而降低钛石膏的吸水性。纳米材料的加入，起到激发作用，能够增加水化硅酸钙凝胶与钙矾石的产生量，此外多尺度粒径协调，能够更好阻止水分入渗，在钛石膏表面形成防水层从而提升钛石膏的水稳性能。[0021]上述技术方案提供的一种基于钛石膏的新型路基填料及其改性剂中采用钛石膏、高炉矿渣或赤泥、粉煤灰、白泥或固硫灰渣等大宗工业固废，不仅有效解决了大宗固废减量利用的问题，且降低了固化土体的成本，与5％水泥相比，成本降低约为1‑20％。同时大宗固废资源化的利用有效地保护了环境，因此具有良好的实际应用之价值。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024]如前所述，针对路基填料的要求，限制钛石膏利用的难题为其高含水率，较低的力学强度及较差的水稳性能。
[0025]有鉴于此，本发明的一个典型具体实施方式中，提供一种基于钛石膏的路基填料，所述路基填料由两部分组成，即组分A和组分B，所述组分A为经过预处理后的钛石膏，所述组分B为改性剂；
[0026]所述改性剂包括高炉矿渣或烧结法赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料、普通硅酸盐水泥、粘结剂、表面活性剂为和激发剂。
[0027]其中，组分A占100份，所述组分B占组分A的0‑20％(w/w)。
[0028]更具体的，所述钛石膏预处理方法包括：对钛石膏进行干燥处理后粉碎。[0029]具体的，干燥可
采用烘干方式进行，并对钛石膏进行热活化，具体温度选择为20‑150℃，破碎粒径范围为2‑5cm。
[0030]所述组分B的改性剂由以下组分制成：高炉矿渣或烧结法赤泥25‑45份；电石渣25‑55份；粉煤灰、白泥或固硫灰渣0‑15份；纳米材料0‑10份，普通硅酸盐水泥25‑60份；粘结剂1‑15份；表面活性剂为1‑10份；激发剂，其重量份为改性剂重量总和的万分之一‑万分之八。[0031]本发明的又一具体实施方式中，所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化铝中的任意一种或多种的混合。
[0032]本发明的又一具体实施方式中，所述普通硅酸盐水泥的型号为P.O 42.5、P.O 52.5、P.O 62.5中的任意一种；优选为P.O 42.5。
[0033]本发明的又一具体实施方式中，所述粘结剂为水玻璃、聚丙烯酰胺中的任意一种或多种的混合。
[0034]本发明的又一具体实施方式中，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和木质素磺酸钙中的任意一种或多种的混合。
[0035]本发明的又一具体实施方式中，所述激发剂为二乙醇单异丙醇胺、三异丙醇胺、三聚磷酸钠、三乙醇胺中的任意一种或多种的混合。
[0036]其中，所述激发剂、表面活性剂、粘结剂加入水中制成混合水溶液，称为FH溶液；[0037]本发明通过纳米材料、化学激发剂、粘结剂、防水剂与固废材料、水泥复配钛石膏来提升整体强度，兼顾早期
强度和后期强度，提升水稳性能；同时固废用量大，纳米材料、化学激发剂等掺入量较少，不仅满足性能要求，且大大降低了材料成本。
[0038]本发明的又一具体实施方式中，提供上述路基填料的制备方法，所述制备方法包括：
[0039](1)将组分A进行干燥以及破碎预处理；
[0040](2)组分B中，将高炉矿渣或赤泥、粉煤灰、白泥或固硫灰渣和电石渣进行干燥、磨细，分别进行过筛处理；然后将高炉矿渣或赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料按质量比例称取进行干拌，将粘结剂、激发剂和表面活性剂加入水中制成FH水溶液；[0041]其中，所述步骤(1)中，
[0042]组分A进行干燥、热活化以及破碎具体条件包括：烘干条件为20‑150℃，破碎粒径范围控制为2‑5cm；
[0043]所述步骤(2)中，将高炉矿渣或赤泥、粉煤灰、白泥或固硫灰渣和电石渣进行干燥、磨细的具体条件为：干燥(烘干)温度为60‑105℃，磨细粒径为0.075‑2mm。
[0044]本发明的又一具体实施方式中，将组分A与组分B干拌后，与水进行混合，压实即得，具体可按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51‑2009)进行操作。[0045]本发明的又一具体实施方式中，提供上述路基填料在道路工程领域中的应用。[0046]以下通过实施例对本发明做进一步解释说明，
但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议