CN112552012A - 一种高温无水石膏路面砖、路缘石及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温无水石膏路面砖、路缘石及其制备方法，属于道路工程技术领域，目的是打破石膏制品不能在室外潮湿环境中应用的桎梏神话，进而增加工业附产石膏消耗途径，能对保护自然环境、自然资源、危废再生利用、降低民生成本等起到了积极保护和促进消纳的作用。本发明提供的高温无水石膏路面砖、路缘石包括高温无水石膏、掺合料、引发剂、水、纤维、外加剂，其制备方法是将高温石膏、掺合料、纤维进行低速搅拌均匀，再将水、外加剂、引发剂溶液投入进行高速搅拌，最后浇筑、成型、脱模、覆膜保湿养护，最终得到耐久性、强度、耐水性、耐磨性、抗软化等各项指标均达到国家标准的高温无水石膏材料的路面砖、路缘石。

Description

一种高温无水石膏路面砖、路缘石及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温无水石膏路面砖、路缘石及其制备方法，属于道路工程技术领域。
背景技术
我国具有丰富的石膏矿资源，还有大量的工业附产石膏，为石膏的制备生产提供了丰富的资源。因为石膏具有凝结时间快、可塑性好、质量轻、充模性好、可再生利用、具有微膨胀性等特性，所以石膏作为传统建筑材料，具有极高的利用价值。目前在建材、医药等行业取得了广泛的应用。由于传统工艺生产的半水石膏具有吸水性大、耐水性差、软化系数低、耐磨性差、抗冻性差等缺点，石膏建筑材料及制品主要应用在室内干燥环境。根据已知的文献资料记载，由于石膏耐水性、耐磨性等问题，石膏建材制品在室外潮湿环境中的应用极少，这就限制了石膏的应用和发展。
目前，城市道路、公路的路缘石及路面砖，主要有两大类，分别是天然石材和混凝土。天然石材路缘石的过多应用导致大量自然资源的消耗，并且破坏环境。因此，上个世纪末，混凝土路缘石、路面砖逐渐投入市场，但是普通混凝土路缘石设计中由于耐久性考虑不足，经过几年的应用实践，已经出现了不同程度的损坏，如剥蚀、开裂等，严重降低了其对路缘的保护功效，也严重影响了道路美观度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高温无水石膏路面砖、路缘石及其制备方法，目的是打破石膏制品不能在室外潮湿环境中应用的桎梏神话，进而增加工业附产石膏消耗途径，能对保护自然环境、自然资源、危废再生利用、降低民生成本等起到了积极保护和促进消纳的作用。
本发明采用的技术方案如下：
一种高温无水石膏路面砖、路缘石，其材料组成，以高温无水石膏质量为基准，各组分的质量分数包括：高温无水石膏1份、掺合料0.1-0.4份、引发剂0.001-0.006份、水0.22-0.5份、纤维0.001-0.006份、外加剂0.01-0.02份。
上述高温无水石膏路面砖、路缘石的材料组成，以高温无水石膏质量为基准，各组分的质量分数优选：高温无水石膏1份、掺合料0.2-0.3份、引发剂0.002-0.005份、水0.3-0.4份、纤维0.002-0.005份、外加剂0.01-0.02份。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏。
其中，掺合料是符合国家标准要求的混凝土用胶凝材料，所述掺合料为硅酸盐水泥、粉煤灰、硅粉、磨细钢渣粉中的一种或几种；所述硅酸盐水泥优选P.O42.5普通硅酸盐水泥；所述粉煤灰优选Ⅱ级粉煤灰；所述硅粉优选含硅量≥90％的硅粉；所述磨细钢渣粉优选炼钢矿渣磨细钢渣粉。
其中，引发剂为一种复配自制产品，所述引发剂是按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，将各组分混合研磨至80目即得。
其中，纤维为人造纤维或天然纤维；所述纤维优选聚丙纤维。
其中，外加剂为减水剂、分散剂、降粘剂中的一种或几种；所述减水剂优选聚羧酸减水剂；所述分散剂为市售表面活性剂(聚乙烯醇或脂肪族类化合物)，所述降粘剂为市售表面活性剂(聚醚类化合物)。
其中，水符合混凝土拌和用水标准要求。
上述高温无水石膏路面砖、路缘石的制备方法如下：
(1)将高温无水石膏、掺合料、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)取一部分水将引发剂预溶至均匀备用；
(3)将剩余的水、外加剂、已预溶均匀的引发剂溶液一次性投入搅拌罐内，高速搅拌，搅拌速率为270～290r/min，搅拌时间≥40s，将混合浆体搅拌至流体状态；
(4)将步骤(3)得到的混合浆体进行浇筑，浇筑完毕后进行振动密实至表面无气泡溢出为止，然后抹平表面。
(5)将成型脱模后的路面砖或路缘石按一定数量基数托盘堆码整齐，立即进行覆膜保湿养护，夏季养护时，覆膜保湿养护时间不低于7天，湿度≥60％，自然洒水养护不低于21天，冬季养护时，覆膜保湿养护时间不低于10天，湿度≥60％，自然洒水养护时间不低于18天。
本发明的有益效果：
1、本发明通过将高温无水石膏作为路面砖或路缘石主要胶凝材料，辅助掺入部分掺合料作为一种综合的胶凝体系，通过多组分化学成分相互作用，形成一种硅钙胶凝物质，使得在路面砖或路缘石表面形成足够厚度的自身防水层和耐磨层，从而使高温无水石膏路面砖或路缘石制品具有较高的软化系数，提高了高温无水石膏路面砖和路缘石的防水型、耐水性、抗冻性、耐磨性等性能指标。
2、本发明通过掺加化学引发剂、外加剂、纤维材料的技术措施，加速了高温无水石膏的水化速度，提高了浆体自身流动性，浆体易于浇筑成型，使所制备的路面砖或路缘石具有凝结时间短、早期强度高、脱模时间短、生产速度快、抗折强度高等优点，从而降低了生产工艺成本，缩短了生产周期时间，提高了产能数量，易于工业流水化作业，本发明与半水石膏半干法压力成型工艺相比，本发明生产制作的路面砖或路缘石具有重量轻，材料综合成本低，易于浇筑成型，生产工艺简单，生产速度快，易于实现工业流水化集中生产。
3、本发明生产的路面砖和路缘石与混凝土路面砖和路缘石相比，具有质量轻的特点，同材料质量、同规格情况下，生产数量更多，由于本发明采用了大量的尾矿石膏和尾废材料，所以综合成本低，实现了资源再利用，保护了自然资源，减少了尾废环境污染。
4、本发明通过对材料配合比的设计，提高了高温无水石膏路面砖和路缘石耐久性、强度、耐水性、耐磨性、抗软化等各项指标，拓展了高温无水石膏的应用范围，保护了自然资源，并且各项指标均符合国家同类型产品标准要求。
具体实施方式
实施例1
一种高温无水石膏路面砖，包括以下材料组成：高温无水石膏70kg、硅酸盐水泥10kg、硅粉5kg、引发剂0.14kg、水22kg，纤维0.14kg、减水剂0.7kg。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏；硅酸盐水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；硅粉含硅量≥90％；引发剂为按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，混合研磨至80目的混合物；减水剂为聚羧酸减水剂；纤维为聚丙纤维；水满足混凝土拌合用水要求。
所述高温无水石膏路面砖的制备方法：
(1)将高温无水石膏、硅酸盐水泥、硅粉、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)将引发剂倒入1kg水中，搅拌至完全溶解；
(3)将剩余的水、减水剂、引发剂溶液一次性倒入搅拌罐内，高速搅拌40～60s，搅拌速率为270～290r/min，将混合浆体搅拌至均匀状态；
(4)将步骤(3)中的混合浆体浇筑入路面砖模型内至满状态，并振动至表面无气泡溢出为止，并在浆体表面临近终凝时抹平表面即可。
(5)待制品过终凝后，表面具有一定强度时，即脱模覆膜保湿养护，养护时，室外平均温度31℃，覆膜密封后湿度均大于60％，覆膜保湿养护8天后，每天不少于4次洒水养护20天，养护期结束。
实施例2
一种高温无水石膏路面砖，包括以下材料组成：高温无水石膏80kg、粉煤灰9kg、硅粉7kg、引发剂0.16kg、水25kg，纤维0.16kg、分散剂1.6kg。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；硅粉含硅量≥90％；引发剂为按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，混合研磨至80目的混合物；分散剂为市售聚乙烯醇，所述降粘剂为市售聚醚类化合物；纤维为聚丙纤维；水满足混凝土拌合用水要求。
所述高温无水石膏路面砖的制备方法：
(1)将高温无水石膏、粉煤灰、硅粉、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)将引发剂倒入1kg水中，搅拌至完全溶解；
(3)将剩余的水、分散剂、引发剂溶液一次性倒入搅拌罐内，高速搅拌40～60s，搅拌速率为270～290r/min，将混合浆体搅拌至均匀状态；
(4)将步骤(3)中的混合浆体浇筑入路面砖模型内至满状态，并振动至表面无气泡溢出为止，并在浆体表面临近终凝时抹平表面即可。
(5)待制品过终凝后，表面具有一定强度时，即脱模覆膜保湿养护，养护时，室外平均温度33℃，覆膜密封后湿度均大于60％，覆膜保湿养护8天后，每天不少于4次洒水养护20天，养护期结束。
实施例3
一种高温无水石膏路面砖，包括以下材料组成：高温无水石膏60kg、磨细钢渣粉10kg、硅粉5kg、引发剂0.2kg、水22kg，纤维0.12kg、降粘剂1.2kg。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏；硅粉含硅量≥90％；磨细钢渣粉为炼钢矿渣磨细钢渣粉；引发剂为按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，混合研磨至80目的混合物；纤维为聚丙纤维；降粘剂为市售聚醚类化合物；水满足混凝土拌合用水要求。
所述高温无水石膏路面砖的制备方法：
(1)将高温无水石膏、磨细钢渣粉、硅粉、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)将引发剂倒入1kg水中，搅拌至完全溶解；
(3)将剩余的水、降粘剂、引发剂溶液一次性倒入搅拌罐内，高速搅拌40～60s，搅拌速率为270～290r/min，将混合浆体搅拌至均匀状态；
(4)将步骤(3)中的混合浆体浇筑入路面砖模型内至满状态，并振动至表面无气泡溢出为止，并在浆体表面临近终凝时抹平表面即可。
(5)待制品过终凝后，表面具有一定强度时，即脱模覆膜保湿养护，养护时，室外平均温度30℃，覆膜密封后湿度均大于60％，覆膜保湿养护9天后，每天不少于4次洒水养护20天，养护期结束。
实施例4
一种高温无水石膏路缘石，包括以下材料组成：高温无水石膏140kg、硅酸盐水泥28kg、硅粉10kg、引发剂0.31kg、水53kg，纤维0.28kg、减水剂1.4kg。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏；硅酸盐水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；硅粉含硅量≥90％；引发剂为按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，混合研磨至80目的混合物；减水剂为聚羧酸减水剂；纤维为聚丙纤维；水满足混凝土拌合用水要求。
所述高温无水石膏路缘石的制备方法：
(1)将高温无水石膏、硅酸盐水泥、硅粉、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)将引发剂倒入1kg水中，搅拌至完全溶解；
(3)将剩余的水、减水剂、引发剂溶液一次性倒入搅拌罐内，高速搅拌40～60s，搅拌速率为270～290r/min，将混合浆体搅拌至均匀状态；
(4)将步骤(3)的混合浆体浇筑入路缘石模型内至满状态，并振动至表面无气泡溢出为止，并在浆体表面临近终凝时抹平表面即可；
(5)待制品过终凝后，表面具有一定强度时，即脱模覆膜保湿养护。养护时，室外平均温度31℃，覆膜密封后湿度均大于60％，覆膜保湿养护8天后，每天不少于4次洒水养护20天，养护期结束。
实施例5
一种高温无水石膏路缘石，包括以下材料组成：高温无水石膏140kg、粉煤灰14kg、硅粉14kg、引发剂0.28kg、水52kg、纤维0.28kg、分散剂1.4kg。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；硅粉含硅量≥90％；引发剂为按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，混合研磨至80目的混合物；分散剂为市售聚乙烯醇；纤维为聚丙纤维；水满足混凝土拌合用水要求。
所述高温无水石膏路缘石的制备方法：
(1)将高温无水石膏、粉煤灰、硅粉、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)将引发剂倒入1kg水中，搅拌至完全溶解；
(3)将剩余的水、分散剂、引发剂溶液一次性倒入搅拌罐内，高速搅拌40～60s，搅拌速率为270～290r/min，将混合浆体搅拌至均匀状态；
(4)将步骤(3)的混合浆体浇筑入路缘石模型内至满状态，并振动至表面无气泡溢出为止，并在浆体表面临近终凝时抹平表面即可；
(5)待制品过终凝后，表面具有一定强度时，即脱模覆膜保湿养护。养护时，室外平均温度31℃，覆膜密封后湿度均大于60％，覆膜保湿养护8天后，每天不少于4次洒水养护20天，养护期结束。
实施例6
一种高温无水石膏路缘石，包括以下材料组成：高温无水石膏140kg、磨细钢渣粉20kg、硅粉15kg、引发剂0.28kg、水54kg、纤维0.28kg、降粘剂1.4kg。
其中，高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏；硅粉含硅量≥90％；磨细钢渣粉为炼钢矿渣磨细钢渣粉；引发剂为按重量百分比计的30～50％硫酸铝、30～50％硫酸钾、10～30％铵盐，混合研磨至80目的混合物；降粘剂为市售聚醚类化合物；纤维为聚丙纤维；水满足混凝土拌合用水要求。
所述高温无水石膏路缘石的制备方法：
(1)将高温无水石膏、磨细钢渣粉、硅粉、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，搅拌速率为135～145r/min；
(2)将引发剂倒入1kg水中，搅拌至完全溶解；
(3)将剩余的水、降粘剂、引发剂溶液一次性倒入搅拌罐内，高速搅拌40～60s，搅拌速率为270～290r/min，将混合浆体搅拌至均匀状态；
(4)将步骤(3)的混合浆体浇筑入路缘石模型内至满状态，并振动至表面无气泡溢出为止，并在浆体表面临近终凝时抹平表面即可；
(5)待制品过终凝后，表面具有一定强度时，即脱模覆膜保湿养护。养护时，室外平均温度31℃，覆膜密封后湿度均大于60％，覆膜保湿养护8天后，每天不少于4次洒水养护20天，养护期结束。
本发明分别对实施例1～实施例3方案制备的高温无水石膏路面砖进行检测，检测参考JC/T446《混凝土路面砖》检测抗压强度、抗折强度、吸水率、抗冻性能，按照GB/T50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》检测抗渗等级，检测结果如表1所示：
表1实施例1～3制备的高温无水石膏路面砖各性能检测结果
Figure BDA0002826905520000111
Figure BDA0002826905520000121
通过对实施例1～实施例3制备的高温无水石膏路面砖的性能进行检测，所检抗压强度、抗折强度、软化系数、抗冻性能所有指标均符合JC/T446一等品以上标准要求，抗渗等级满足P6防水等级要求。
本发明分别对实施例4～实施例6方案制备的高温无水石膏路缘石进行检测，参考JC/T899《混凝土路缘石》检测抗压强度、抗折强度、吸水率、抗冻性能，按照GB/T50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》检测抗渗等级，检测结果如表2所示：
表2实施例4～6制备的高温无水石膏路缘石各性能检测结果
Figure BDA0002826905520000122
通过对实施例4～实施例6制备的高温无水石膏路缘石的性能进行检测，所检抗压强度、抗折强度、吸水率、抗冻性能所有指标均符合JC/T899路缘石C30标准要求，抗渗等级满足P6防水等级要求。

Claims (10)

1.一种高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述高温无水石膏路面砖、路缘石的材料组成，以高温无水石膏质量为基准，各组分的质量分数包括：高温无水石膏1份、掺合料0.1-0.4份、引发剂0.001-0.006份、水0.22-0.5份、纤维0.001-0.006份、外加剂0.01-0.02份；所述掺合料为硅酸盐水泥、粉煤灰、硅粉、磨细钢渣粉中的一种或几种；所述外加剂为减水剂、分散剂、降粘剂中的一种或几种；所述分散剂为聚乙烯醇或脂肪族类化合物；所述降粘剂为聚醚类化合物；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述引发剂是硫酸铝、硫酸钾、铵盐的混合物。
2.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述高温无水石膏路面砖、路缘石的材料组成，以高温无水石膏质量为基准，各组分的质量分数包括：高温无水石膏1份、掺合料0.2-0.3份、引发剂0.002-0.005份、水0.3-0.4份、纤维0.002-0.005份、外加剂0.01-0.02份。
3.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述高温无水石膏是通过将二水石膏在煅烧温度为600～900℃的条件下高温加热失水制备得到的无水石膏。
4.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述硅酸盐水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述硅粉为含硅量≥90%的硅粉。
7.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述钢渣粉为炼钢矿渣磨细钢渣粉。
8.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述纤维为聚丙纤维。
9.根据权利要求1所述的高温无水石膏路面砖、路缘石，其特征在于：所述引发剂是按重量百分比计的30～50%硫酸铝、30～50%硫酸钾、10～30%铵盐，将各组分混合研磨至80目即得。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的高温无水石膏路面砖、路缘石的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤如下：
（1）将高温无水石膏、掺合料、纤维倒入搅拌罐内，低速搅拌均匀，所述搅拌速率为135～145r/min；
（2）取一部分水将引发剂预溶至均匀备用；
（3）将剩余的水、外加剂、已预溶均匀的引发剂溶液一次性投入搅拌罐内，高速搅拌，所述搅拌速率为270～290r/min，所述搅拌时间≥40s，将混合浆体搅拌至流体状态；
（4）将步骤（3）得到的混合浆体进行浇筑，浇筑完毕后进行振动密实至表面无气泡溢出为止，然后抹平表面；
（5）将成型脱模后的路面砖或路缘石按一定数量基数托盘堆码整齐，立即进行覆膜保湿养护，夏季养护时，覆膜保湿养护时间不低于7天，湿度≥60%，自然养护不低于21天，冬季养护时，覆膜保湿养护时间不低于10天，湿度≥60%，自然养护时间不低于18天。
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