[发明专利]一种用于固化磷石膏路基填料的固化剂及制备方法与应用

说明书

本发明属于本发明属于公路工程技术领域，具体涉及一种用于固化磷石膏路基填料的固化剂及制备方法与应用。所述用于固化磷石膏路基填料的固化剂，包括以下原料：硅酸钠、有机硅防水材料、辅助补强剂、SDS乳化剂、酸催化剂和去离子水。本发明公开的用于固化磷石膏路基填料的固化剂的制备方法制得的固化剂能够有效的将磷石膏固化稳定，且固化剂稳定磷石膏(CASP)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填料，完全可以满足用于填筑公路路基的技术要求。

技术领域

本发明属于公路工程技术领域，具体涉及一种用于固化磷石膏路基填料的固化剂及制备方法与应用。

背景技术

磷石膏是在湿法制造磷酸时，硫酸作用于粉状磷矿石时产生的，每生产1吨磷酸会伴随产生4-5吨的磷石膏，其主要成分是生石膏(CaSO₄.2H₂O)，目前被当作一种工业固体废渣而堆放。我国是全球第一磷肥生产国，2019年全国磷石膏累计堆存已达5亿吨，并且每年新产生近8000万吨，综合利用率不足40％。为积极推进固体废弃物污染整治和循环再利用，各地通过多种方式推动磷石膏的资源化利用，一是用于生产建材，如水泥、保温板、纸面石膏板、石膏免烧砖等；二是用于生产磷肥，如磷生物肥、磷镁肥等。但由于历史积存量大，加上上述方式综合利用率并不高，因此并不能完全消耗现有积存的磷石膏。大规模的磷石膏堆积会占用大量土地，造成严重的环境污染，甚至会产生地质灾害严重威胁人民生产生活的安全，最为严重的是磷石膏中含有的重金属元素会随着雨水渗进农田和土地，污染河流和地下水，威胁生态安全。因此，如何提高综合利用磷石膏是我国乃至世界亟待解决的问题。

另外，公路建设对砂石材料的需求巨大，近几年消耗天然砂石材料约10亿吨，很多地方出现了天然砂石材料短缺、价格畸高的局面，无材可用、长距离运购已成为常态，使得建设成本激增，公路交通行业可持续发展与材料短缺的矛盾日益凸显。若将磷石膏用于公路建设，不仅能大规模消纳磷石膏，而且能缓解日益突出的砂石材料供需矛盾，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。

然而，磷石膏是一种粉状材料，几乎没有可塑性、遇水流动，且含有的可溶性氟化物和少量重金属会污染地下水。综合国内外资料，磷石膏在道路工程中没有得到广泛的应用，主要是因为磷石膏直接用于路基填料存在以下问题，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。磷石膏中所含的重金属元素相对来说其量甚微，但对环境污染极其严重，会直接影响磷石膏的循环再利用。因此需要对磷石膏进行固化后才能在道路工程中运用，基于此，本发明提出一种用于固化磷石膏路基填料的固化剂及其制备方法与应用。

经固化剂稳定后的磷石膏路基材料的力学强度、水稳定性和水污染程度满足路基填筑技术要求，因此能够大规模的在公路建设中高效利用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了用于固化磷石膏路基填料的固化剂及制备方法与应用，制得的固化剂能够有效的将磷石膏固化稳定，且固化剂稳定磷石膏(CASP)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填料，完全可以满足用于填筑公路路基的技术要求。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

(一)一种用于固化磷石膏路基填料的固化剂，包括以下原料：硅酸钠、有机硅防水材料、辅助补强剂、SDS乳化剂、酸催化剂和去离子水。

优选的，所述硅酸钠为碱性液态硅酸钠。

优选的，所述有机硅防水材料包含阻聚剂盐酸溶液、一甲基三氯硅烷和氢氧化钠溶液；所述阻聚剂盐酸溶液、所述一甲基三氯硅烷和所述氢氧化钠溶液的体积比为(0.7～1.3)：(6.2～6.8)：(0.3～0.9)。