本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種抗凍耐久磷石膏路緣石及其制備方法。

背景技術：

1、路緣石是指用石料或者混凝土澆注成型的條塊狀物體用在路面邊緣的界石。路緣石的主要制作材料有水泥混凝土、花崗巖和大理石等，其制作成本較高、養(yǎng)護時間長，且工藝繁瑣。目前，路緣石按照材料通常分為天然石材路緣石和普通混凝土路緣石兩種類型，其中，天然石材路緣石耐久性強，抗風化能力好，但在成本、施工、維護和環(huán)保方面存在一定的不足；由水泥、砂、石子和水等制備的普通混凝土路緣石較天然石材路緣石成本低，但在抗侵蝕、凍融循環(huán)、抗化學侵蝕(如抗氯離子侵蝕、融雪劑等)、環(huán)保性等方面存在一些不足。

2、磷石膏是濕法磷酸時的工業(yè)副產品，主要成分為二水硫酸鈣(caso4·2h2o)，煅燒后的建筑磷石膏具有一定的膠凝性能。目前，磷石膏的綜合利用率較低，堆存量較高，占用大量土地資源，同時會對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴重的環(huán)境污染和安全隱患。

3、利用磷石膏制備路緣石已有少量報道。如：專利申請cn?114685134a公開了一種磷石膏基耐水路緣石，由以下重量份的原料制成：磷建筑膏粉87～95份、七眼砂3～8份、減水劑0.2～0.5份、緩凝劑0.05～0.12份、憎水劑0.2～0.5份；將磷建筑石膏替代普通水泥混凝土作為主體材料制備路緣石，制得具有較高強度的路緣石，但對應的防水性能改進有限(吸水率7％以上，高達16％)。專利申請cn?109734404?a公開了一種高強耐水石膏基路緣石，其原料由下述按質量百分比計的組分組成：磷石膏20-30％，水泥2-5％，砂8-12％，碎石40-60％，火山灰3-8％，憎水劑2-3％，激發(fā)劑0.2-0.4％，減水劑0.3-0.5％，保水劑0.02-0.04％，緩凝劑0.1-0.3％，消泡劑0.03-0.05％；所述石膏基路緣石強度高，耐水性能強(吸水率7％以下)，但對應的養(yǎng)護周期較長，養(yǎng)護時間不低于20天。此外，現(xiàn)有路緣石配方中缺少專門針對抗凍性能設計的成分，僅依靠水泥等常規(guī)材料的自身抗凍能力無法滿足特定環(huán)境要求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于針對現(xiàn)有技術存在的問題或不足，提供一種抗凍耐久磷石膏路緣石，以磷石膏、礦渣粉和粉煤灰等工業(yè)固廢材料為主要原料制備路緣石，解決傳統(tǒng)路緣石早期強度不足、吸水率高、抗凍性差、耐水性差、抗氯離子滲透性能不佳、養(yǎng)護時間長以及成本高等問題。

2、本發(fā)明是采用以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種抗凍耐久磷石膏路緣石，各組分及其所占重量份數包括：磷建筑石膏200～500份，粒化高爐礦渣200～600份，生石灰0～50份，粉煤灰0～150份，粗骨料800～1500份，細骨料500～1300份，有機硅憎水劑0～10份，硅烷浸漬劑0～10份，減水劑2～15份，緩凝劑0～10份，復合引氣劑0.4～10份，水250～300份；所述復合引氣劑包含α-烯基磺酸鈉和三萜皂甙。

4、上述方案中，所述磷建筑石膏為β型半水石膏(β-caso4·0.5h2o)，由磷石膏在107～170℃下煅燒得到，ph值為5.4～5.8。

5、上述方案中，所述復合引氣劑中，各化學成分及其所占質量百分比包括：α-烯基磺酸鈉70-85％，三萜皂甙15-30％。引入的三萜皂甙降低表面張力促進微氣泡生成，α-烯基磺酸鈉調控氣泡分布防止聚集，兩者復配可以在路緣石的制備過程中，引入大量均勻、穩(wěn)定且封閉的“彈性氣泡網絡”；這些氣泡如同緩沖墊，在路緣石遭受凍融循環(huán)時，能有效緩解因水結冰膨脹產生的應力，防止內部結構破壞，從而有效降低凍融循環(huán)造成的質量損失，提升抗凍融性能。

6、上述方案中，所述?；郀t礦渣為密度為2.8～3.0g·cm-3，比表面積為395～400m2·kg-1。

7、上述方案中，所述粗骨料為4.75～25mm連續(xù)級配的碎石。

8、上述方案中，所述細骨料為天然砂，細度模數為2.3～3.0。

9、上述方案中，所述粉煤灰的粒徑為0.63～478.63μm。

10、進一步地，所述粉煤灰的特征粒徑滿足以下分布：d10為2.0～4.0μm，d50為12.0～18.0μm，d90為60.0～80.0μm；優(yōu)選地，所述特征粒徑分別為2.84μm(d10)、14.37μm(d50)和69.94μm(d90)。

11、本發(fā)明采用的粉煤灰能與其他膠凝材料發(fā)生火山灰反應，生成膠凝性水化產物，優(yōu)化膠凝材料性能，提升路緣石強度；還可增加混合料流動性和可塑性，改善工作性能，便于施工操作；同時，能填充孔隙細化結構，降低吸水率，增強耐水性能，提高路緣石的耐久性，延長其使用壽命。

12、上述方案中，所述有機硅憎水劑的ph值為10～11，密度為1.02～1.12g·cm-3，在路緣石養(yǎng)護階段，使用其調配的溶液噴灑試件表面，能在路緣石表面形成一層憎水保護膜，降低路緣石的吸水率。

13、上述方案中，所述硅烷浸漬劑的化學成分為正辛基三乙氧基硅烷，含量不低于99％，密度為0.8～0.9g·cm-3，能大幅提升路緣石的防水、抗?jié)B性能。它可深入路緣石內部，與混凝土中的成分發(fā)生化學反應，在孔隙和毛細孔表面形成憎水層，有效阻礙水分、氯離子等外界有害物質的侵入。這不僅降低了路緣石的吸水率，增強耐水性，還顯著提高其抗氯離子滲透能力和抗凍融性能，能長期穩(wěn)定使用，大幅延長使用壽命。

14、上述方案中，所述緩凝劑為石膏緩凝劑，含水率≤3％，調節(jié)凝結時間，保證材料充分反應，優(yōu)化內部結構，提升抗凍性。

15、上述方案中，所述減水劑為聚羧酸系減水劑，減水率為30～40％，減少用水量，降低孔隙率，增強密實度，提高抗凍性；

16、上述方案所述磷石膏路緣石的制備方法，包括如下步驟：

17、1)原料稱取，各組分及其所占重量份數包括：磷建筑石膏200～500份，?；郀t礦渣200～600份，生石灰0～50份，粉煤灰0～150份，粗骨料800～1500份，細骨料500～1300份，有機硅憎水劑0～10份，硅烷浸漬劑0～10份，減水劑2～15份，緩凝劑0～10份，復合引氣劑0.4～10份，水250～300份。

18、2)首先將所述磷建筑石膏、?；郀t礦渣、生石灰、粉煤灰、粗骨料和細骨料按比例混合均勻，得預混料；然后將有機硅憎水劑、硅烷浸漬劑、減水劑、緩凝劑和復合引氣劑加入到水中攪拌均勻，得預混液；

19、3)將所得預混料和預混液進行攪拌處理，澆筑，養(yǎng)護，得到所述磷石膏路緣石。

20、上述方案中，所述攪拌處理時間為1～5min。

21、上述方案中，所述澆筑時間為10min以內。

22、上述方案中，采用自然養(yǎng)護條件，采用的濕度≥95％，并在養(yǎng)護期間采用有機硅憎水劑溶液對試件表面進行噴灑。

23、進一步地，所述有機硅憎水劑溶液的濃度為40～50％；針對單位面積的噴灑量為0.2～0.5ml·cm-2。

24、與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、1)本發(fā)明的抗凍耐久磷石膏路緣石生產方案高效且優(yōu)質。生產過程中的攪拌時間控制在1-5min、澆筑時間控制在10min內，采用濕度≥95％的自然養(yǎng)護條件并噴灑濃度為40-50％的有機硅憎水劑溶液(0.2-0.5ml·cm-2)，可達到提效降本、增強產品憎水和耐久性能、提升力學性能并保障長期穩(wěn)定使用的效果，解決了傳統(tǒng)路緣石生產效率低、成本高以及性能不足難以長期穩(wěn)定使用等問題。

26、2)本發(fā)明通過將磷石膏作為硫酸鹽激發(fā)劑，有效促進礦渣的水化反應，生成致密的水化產物。這些產物能夠填充混凝土的內部孔隙，細化孔徑，顯著降低連通孔比例，從而大幅降低水分滲透性，有效緩解凍融循環(huán)引起的膨脹壓力。此外，本發(fā)明通過引入粉煤灰等工業(yè)固廢，并結合多種外加劑的協(xié)同作用，進一步優(yōu)化了路緣石的各項性能。多種材料協(xié)同作用，可顯著提高路緣石的早期強度、降低吸水率、提高耐水性、增強抗氯離子滲透性能和抗凍性能；可有效解決傳統(tǒng)路緣石在早期強度、吸水率、耐水性、抗氯離子滲透性能及抗凍性方面的不足。

27、3)本發(fā)明所得路緣石的吸水率為6％以下，軟化系數均大于1，遠超常規(guī)耐水標準，在吸水飽和后抗壓強度不降低反而有所提升，耐水性能極佳，能很好地適應潮濕、雨水沖刷等環(huán)境，有效減少因水侵蝕導致的強度下降和耐久性降低問題。

28、4)本發(fā)明所得路緣石的抗氯離子侵蝕(電通量法)均小于300c，具有優(yōu)異的抗氯離子侵蝕性能，可大幅延長路緣石使用壽命，減少維護成本，保障道路基礎設施的穩(wěn)定性。

29、5)本發(fā)明可有效縮短磷石膏路緣石的養(yǎng)護時間，養(yǎng)護3天即可得到所需路緣石，可大幅度提升模具周轉效率，加快施工進度，減少工期延誤風險，進而降低項目成本。