本發(fā)明屬于建筑建材技術領域，具體涉及一種以磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石及其制備方法。
背景技術：
混凝土路緣石是道路工程中不可缺少的一種輔助材料，其用量日益增長。2011年我國新增高速公路1.10萬公里。截至2011年底我國高速公路總里程達8.5萬公里。2012年，我國高速公路總里程達9.62萬公里。我國“十三五”階段是我國公路交通發(fā)展速度最快、發(fā)展質量最好、服務水平提升最為顯著的時期。此外，除了公路兩邊需要用路緣石外，如長春市這類的區(qū)域中心城市的外環(huán)線這樣封閉或半封閉的環(huán)城高速以及車行道與人行道、路肩或綠化帶的分界處也廣泛使用路緣石。經(jīng)過調查，每公里的附屬的混凝土構件的混凝土量都在100立方米以上。在我國基礎設施建設迅速發(fā)展時期，如此巨大的工程將耗用大量的混凝土路緣石。
磷石膏（簡稱PG）是磷酸廠、洗滌劑廠等化肥、日化系統(tǒng)濕法生產磷酸時產生的固體廢渣，每生產1t磷酸就會產出約(4.5-5) t磷石膏。磷石膏的主要成分是CaSO4·2H2O，其質量分數(shù)可達90％以上，是一種重要的可再生石膏資源。近年來，隨著高效復合肥工業(yè)的迅猛發(fā)展，磷酸的需求量大幅度提高，隨之產生大量的磷石膏。我國磷石膏的年排放量超過5000萬t，但其資源化利用率很低，僅為40％左右。大量磷石膏在廠區(qū)附近堆積，不僅占地多、投資大、堆渣費用高，而且由于磷石膏含有磷、氟等有害物質，長期堆積也會引起地表水及地下水的污染。因此，磷石膏的處理成為與磷化工發(fā)展伴生的環(huán)保難題。據(jù)統(tǒng)計，我國目前對于磷石膏的資源化利用，主要集中在生產建筑石膏、水泥緩凝劑、石膏砌塊和石膏磚、用作填充材料、土壤改良劑、制硫酸和硫酸銨等化工產品這幾個方面，問題主要是磷石膏用量過少，利用成本高等，需要在提高磷石膏品質、降低生產成本上下工夫，以加快磷石膏替代天然石膏和脫硫石膏的技術進步。
磷石膏基水硬性復合膠凝材料在混凝土路緣石中的使用，可以提高水泥水化初期和長期的性能。相關研究表明，在恰當?shù)牧资鄵搅糠秶鷥?，礦渣的摻量在不降低水泥品質的前提下，提高15％，因此加入部分無水石膏。礦渣水泥中摻加堿激發(fā)劑是另一種有效提高礦渣粉摻量的方法。在所有激活堿，水玻璃（液體硅酸鈉）是最有效的，因為水玻璃是一種液體，但其它不適于在水泥廠生產時使用。因此，有必要使用固態(tài)堿外加劑如硫酸鈉代替水玻璃。石灰石、偏高嶺土、CaF2主要用于制備快凝早強劑。
本發(fā)明涉及一種利用磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石，作用機理基于NaOH-Ca(OH)2-CaSO4的混合激發(fā)作用以及復合膠凝體系中各組分之間的相互作用。相對于現(xiàn)有的混凝土路緣石，本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保、生產成本低、施工方便、物理力學性能高、耐久性能好等優(yōu)點。
經(jīng)檢索，利用磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備混凝土路緣石，在國內尚屬首次。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于利用高爐礦渣粉、磷石膏、水泥、石灰石、無水石膏、Na2SO4、減水劑、偏高嶺土、CaF2、石子和砂，提供一種成本低、力學性能好、耐久性能高的以磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石及其制備方法。
本發(fā)明提出的以磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石，由高爐礦渣粉、磷石膏、水泥、石灰石、無水石膏、Na2SO4、減水劑、偏高嶺土、CaF2、石子和砂組成，各組分的重量比為：
高爐礦渣粉 100
磷石膏 25-43
水泥 5-10
石灰石 2.2-4.2
無水石膏 3.5-9
Na2SO4 1.5-4.5
減水劑 1.89-2.33
偏高嶺土 1.1-2.4
CaF2 0.01-0.05
石子 448-554
砂 186-230。
各組分較佳的重量比為：
高爐礦渣粉 100
磷石膏 27.4-41.6
水泥 6-9
石灰石 2.7-3.9
無水石膏 4-8
Na2SO4 2.5-3.2
減水劑 1.91-2.26
偏高嶺土 1.5-2.1
CaF2 0.02-0.04
石子 454-537
砂 189-223。
本發(fā)明中，所述高爐礦渣粉為S95礦渣粉或S105礦渣粉中的一種。
本發(fā)明中，所述磷石膏呈灰白色粉末，出廠比重為2230kg/m3，容重為820kg/m3，含水質量比例17%-20%，晾曬風干后含水質量比例為6%-7%。
本發(fā)明中，所述水泥為P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥。
本發(fā)明中，所述石灰石的CaO質量含量在68%-89%，MgO質量含量小于5%，全部通過0.16mm篩。
本發(fā)明中，所述無水石膏的CaO質量含量在35.9%-39.4%，SO3質量含量在50.5%-54.5%。
本發(fā)明中，所述減水劑為聚羧酸系高效減水劑。
本發(fā)明中，所述偏高嶺土為天然高嶺土于(600-800)℃煅燒6h后磨細而成，平均粒徑小于30μm，比表面積不小于500m2/kg。
本發(fā)明中，所述Na2SO4和CaF2為工業(yè)級產品。
本發(fā)明中，所述石子粒徑分布為(5-13.2)mm，連續(xù)級配。表觀密度為2610kg/m3，表干密度為2589kg/m3，毛體積密度為2563kg/m3，吸水率為1.00%。
本發(fā)明中，所述砂為河砂，表觀密度為2569kg/m3，表干密度為2544kg/m3，毛體積密度為2517kg/m3，吸水率為1.07%。
本發(fā)明提出以磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石的制備方法是：按前述的重量比例稱量各組份，將原料通過機械攪拌混合均勻后，加入占原料總重量6%-8%的自來水，機械攪拌（3-5）分鐘，澆筑到專用模具，機械振搗（2-5）分鐘，在（50-80）℃溫度下蒸汽養(yǎng)護（15-25）小時，脫模即可得到所需產品。
本發(fā)明中，高爐礦渣粉可在磷石膏與堿性條件下，激發(fā)出火山灰活性，提高修復材料的長期力學性能。石灰石、偏高嶺土、CaF2主要用于調凝，減水劑用于改善膠凝體系工作性，可以在不影響混凝土工作性的條件下，能夠減少水的用量并達到增加混凝土強度的效果；堿激發(fā)劑Na2SO4的加入能促進石灰石與礦渣的水化反應，凝結時間變短，漿體變稠，氣泡難排除，內部孔隙大，石膏早期吸水線膨脹大；又由于堿激發(fā)劑摻入利于堿度提高，加快Ca(OH)2與礦渣水化速度，塊狀Ca(OH)2晶體量減少，Ca(OH)2晶體膨脹作用減小。隨著水化反應的繼續(xù)，水化物逐漸增加，形成網(wǎng)狀結構，致密內部空隙，較好地減輕膨脹作用對骨架結構的破壞，提高材料耐久性。
本發(fā)明為灰色顆粒狀物質，使用時適宜的加水量為原料總重量的6%-8%。
本發(fā)明產品成型快捷方便，節(jié)約自然資源和維護更換費用，減少環(huán)境污染，硬化后力學性能與耐久性均十分優(yōu)異。
具體實施方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1，一種利用磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石，按S95高爐礦渣粉100，磷石膏25，水泥5，石灰石2.2，無水石膏3.5，Na2SO41.5，減水劑1.89，偏高嶺土1.1，CaF2 0.01，石子448，砂186的質量比稱取后機械攪拌混合均勻。加入占原料總重量6%的自來水，機械攪拌3分鐘，澆筑到專用模具，機械振搗2分鐘，在50oC溫度下蒸汽養(yǎng)護20小時，脫模即可得到所需產品。性能測試結果見表1。
實施例2，一種利用磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石，按S95高爐礦渣粉100，磷石膏27.4，水泥6，石灰石2.7，無水石膏4，Na2SO42.5，減水劑1.91，偏高嶺土1.5，CaF2 0.02，石子454，砂189的質量比稱取后機械攪拌混合均勻。加入占原料總重量8%的自來水，機械攪拌4分鐘，澆筑到專用模具，機械振搗5分鐘，在80oC溫度下蒸汽養(yǎng)護25小時，脫模即可得到所需產品。性能測試結果見表1。
實施例3，一種利用磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石，按S105高爐礦渣粉100，磷石膏41.6，水泥9，石灰石3.9，無水石膏8，Na2SO43.2，減水劑2.26，偏高嶺土2.1，CaF2 0.04，石子537，砂223的質量比稱取后機械攪拌混合均勻。加入占原料總重量7%的自來水，機械攪拌5分鐘，澆筑到專用模具，機械振搗4分鐘，在70oC溫度下蒸汽養(yǎng)護20小時，脫模即可得到所需產品。性能測試結果見表1。
實施例4，一種利用磷石膏基水硬性復合膠凝材料制備的混凝土路緣石，按S95高爐礦渣粉100，磷石膏43，水泥10，石灰石4.2，無水石膏9，Na2SO44.5，減水劑2.33，偏高嶺土2.4，CaF2 0.05，石子554，砂230的質量比稱取后機械攪拌混合均勻。加入占原料總重量8%的自來水，機械攪拌4分鐘，澆筑到專用模具，機械振搗3分鐘，在60oC溫度下蒸汽養(yǎng)護23小時，脫模即可得到所需產品。性能測試結果見表1。
表1實施例性能測試結果