本发明涉及一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料及制备方法，属于公路路基材料领域。
背景技术：
湿陷性黄土土质疏松，具有典型的孔隙结构，若未经处理作为路基，在降水作用下强度会迅速降低，并引起湿陷性黄土路基出现突发性的塌陷、土质边坡整体塌滑等工程质量问题，进而引发路面出现大面积裂缝、沉陷等次生道路病害。鉴于湿陷性黄土路基本身存在的诸多问题，必须采取一定的技术措施进行处治，使其具有一定的强度和承载力，以保证路基的稳定性和使用质量。
磷石膏是磷化工企业湿法生产磷酸的工业副产品，其含有的氟化物、游离磷酸、P2O5等物质对地表及地下水污染严重；磷石膏的大量堆存，不仅占用了稀缺的土地资源，而且其中含有的重金属在风蚀和雨蚀的作用下会严重污染土壤，造成农作物的绝收，对农业生产造成巨大的损失，同时对大气污染非常剧烈，严重破坏了生态环境。据统计，目前国内磷石膏的累计堆存量已超过3亿吨，堆存量仍然以每年5000万吨的速度递增，对环境的危害也在逐年加剧。目前，我国磷石膏的利用途径主要集中在磷石膏替代天然石膏生产水泥缓凝剂、磷石膏制备建材、磷石膏制取土壤调理剂等方面，但用量很小，严重制约着磷石膏的利用率。
目前已经出现很多关于磷石膏及路基材料的专利技术，如申请号为201510314184.3的中国专利《一种改性磷石膏公路路基填料及其制备方法》、申请号为201510316148.0的中国专利《一种采用磷石膏改良膨胀土的路基的施工工艺》、申请号为201210121568.X的中国专利《一种道路路基填料及其制备方法》等、虽然涉及到了磷石膏用作一般路基填料，但因湿陷性黄土路基本身的特性，磷石膏不适用发挥其作用，因此关于磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料的专利尚属空白。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料及制备方法，在克服湿陷性黄土路基的工程问题的基础上，能够提高磷石膏利用率，解决磷石膏堆存量不断扩大、利用率不足、占用土地资源、严重污染环境的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，混合下材料按质量百分比计：磷石膏6～11％，粉煤灰12～22％，消石灰6～11％，湿陷性黄土52～76％。
进一步的，其中磷石膏的粒径不大于4.75mm。
进一步的，粉煤灰等级为国标Ⅱ级以上。
进一步的，消石灰为钙质消石灰或镁质消石灰，粒径不大于2.36mm，有效氧化钙加氧化镁含量不小于55％。
进一步的，湿陷性黄土为自重湿陷性黄土或非自重湿陷性黄土，粒径不大于4.75mm。
一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状备用；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏、粉煤灰、消石灰、湿陷性黄土按照6～11％：12～22％：6～11％：56～76％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按照1：(0.195～0.276)的质量配合比在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
进一步的，步骤1)中，磷石膏、湿陷性黄土粒径不大于4.75mm，消石灰粒径不大于2.36mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料以二灰稳定湿陷性黄土为基础材料，通过添加磷石膏，消石灰中含有的Ga2+与粉煤灰、湿陷性黄土中含有的活性SiO2和Al2O3作用生成的含水硅酸钙和铝酸钙是二灰稳定湿陷性黄土强度形成的基础，即火山灰反应，利用磷石膏含有的硫酸钙能够激活惰性材料粉煤灰活性，加速石灰与粉煤灰之间的火山灰反应，并产生针状钙矾石，从而起到进一步增强二灰稳定湿陷性黄土强度的作用，本发明产品不但能够解决湿陷性黄土路基的工程问题，还能够解决磷石膏堆存量不断扩大、利用率不足、占用土地资源、严重污染环境的问题，符合我国正在实施的可持续发展战略方针，具有极大的社会及经济效益和广阔的应用前景。本发明配方合理，制备方法简单，成品具有较好强度、刚度以及良好的路用性能，适用于湿陷性黄土地区公路建设。
一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料制备方法，首先将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状备用；然后将磷石膏、粉煤灰、消石灰按照质量配合比在常温条件下拌和均匀，使磷石膏、粉煤灰、消石灰混合充分，利用磷石膏含有的硫酸钙能够激活惰性材料粉煤灰活性，加速石灰与粉煤灰之间的火山灰反应，并产生针状钙矾石，然后再加入湿陷性黄土混合均匀，形成稳定湿陷性黄土路基材料，从而起到进一步增强湿陷性黄土强度的作用。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述：
一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，将以下材料按质量百分比计混合：磷石膏6～11％，粉煤灰12～22％，消石灰6～11％，湿陷性黄土52～76％。
其中磷石膏的粒径不大于4.75mm；粉煤灰等级须为国标Ⅱ级以上；消石灰为钙质消石灰或镁质消石灰，粒径不大于2.36mm，有效氧化钙加氧化镁含量不小于55％；湿陷性黄土为自重湿陷性黄土或非自重湿陷性黄土，粒径不大于4.75mm；
磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料以二灰稳定湿陷性黄土为基础材料，通过添加磷石膏，其含有的主要成分硫酸钙能够激活惰性材料粉煤灰的活性，加速石灰与粉煤灰之间的火山灰反应，但是这种反应进行的比较缓慢，并产生针状钙矾石，从而起到进一步增强二灰稳定湿陷性黄土强度的作用，使其具有较高的强度、刚度及优良的路用性能，消石灰中含有的Ga2+与粉煤灰、湿陷性黄土中含有的活性SiO2和Al2O3作用生成的含水硅酸钙和铝酸钙是二灰稳定湿陷性黄土强度形成的基础，即火山灰反应，利用磷石膏含有的硫酸钙能够激活惰性材料粉煤灰活性，加速石灰与粉煤灰之间的火山灰反应，并产生针状钙矾石，从而起到进一步增强二灰稳定湿陷性黄土强度的作用，本发明产品不但能够解决湿陷性黄土路基的工程问题，还能够解决磷石膏堆存量不断扩大、利用率不足、占用土地资源、严重污染环境的问题，符合我国正在实施的可持续发展战略方针，具有极大的社会及经济效益和广阔的应用前景。本发明配方合理，制备方法简单，成品具有较好强度、刚度以及良好的路用性能，适用于湿陷性黄土地区公路建设。
一种磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状备用；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏、粉煤灰、消石灰、湿陷性黄土按照6～11％：12～22％：6～11％：56～76％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按照1：(0.195～0.276)的质量配合比在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
步骤1)中，磷石膏、湿陷性黄土粒径不大于4.75mm，消石灰粒径不大于2.36mm；
实施例1
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状，其中：磷石膏和湿陷性黄土粒径位4.75mm，消石灰粒径位2.36mm；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏6％、粉煤灰12％、消石灰6％、湿陷性黄土76％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按1:0.195在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即得磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
通过上述步骤所得的磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，以最大密实度成型试件，所测得的无侧限抗压强度值(95％保证率)、CBR值及膨胀量分别为1.7MPa、126.8％、0.97％。
实施例2
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状，其中：磷石膏和湿陷性黄土粒径位4.75mm，消石灰粒径位2.36mm；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏8％、粉煤灰16％、消石灰8％、湿陷性黄土68％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按1:0.219在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即得磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
通过上述步骤所得的磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，以最大密实度成型试件，所测得的无侧限抗压强度值(95％保证率)、CBR值及膨胀量分别为2.1MPa、150.4％、0.84％。
实施例3
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状，其中：磷石膏和湿陷性黄土粒径位4.75mm，消石灰粒径位2.36mm；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏10％、粉煤灰20％、消石灰10％、湿陷性黄土60％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按1:0.254在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即得磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
通过上述步骤所得的磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，以最大密实度成型试件，所测得的无侧限抗压强度值(95％保证率)、CBR值及膨胀量分别为1.6MPa、135.5％、0.76％。
实施例4
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状，其中：磷石膏和湿陷性黄土粒径位4.75mm，消石灰粒径位2.36mm；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏7％、粉煤灰14％、消石灰7％、湿陷性黄土72％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按1:0.208在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即得磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
通过上述步骤所得的磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，以最大密实度成型试件，所测得的无侧限抗压强度值(95％保证率)、CBR值及膨胀量分别为1.8MPa、137.8％、0.92％。
实施例5
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状，其中：磷石膏和湿陷性黄土粒径位4.75mm，消石灰粒径位2.36mm；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏9％、粉煤灰18％、消石灰9％、湿陷性黄土64％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按1:0.231在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即得磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
通过上述步骤所得的磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，以最大密实度成型试件，所测得的无侧限抗压强度值(95％保证率)、CBR值及膨胀量分别为1.9MPa、142.1％、0.81％。
实施例6
步骤1)、将磷石膏、消石灰、湿陷性黄土破碎成颗粒状，其中：磷石膏和湿陷性黄土粒径位4.75mm，消石灰粒径位2.36mm；
步骤2)、按质量百分比取磷石膏11％、粉煤灰22％、消石灰11％、湿陷性黄土56％，将磷石膏、粉煤灰和消石灰在常温条件下拌和均匀，得到产品A；
步骤3)、然后将湿陷性黄土与产品A在常温条件下拌和均匀，得产品B；
步骤4)、将产品B与水按1:0.276在常温条件下充分搅拌均匀，得产品C，即得磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料成品。
通过上述步骤所得的磷石膏稳定湿陷性黄土路基材料，以最大密实度成型试件，所测得的无侧限抗压强度值(95％保证率)、CBR值及膨胀量分别为1.6MPa、132.6％、0.69％。
表1实施例1-6参数数据表