本发明涉及道路工程技术领域,特别涉及一种改性磷石膏路基材料。
(二)
背景技术:
磷石膏是湿法生产磷酸过程中产生的一种工业副产物,据报道,每生产1吨磷酸要排出4-5吨的磷石膏,而目前世界上磷石膏年排量约为11000-13000万吨,其中只有少量得到了利用,日本、澳大利亚等一些国家由于土地资源紧张、缺乏天然石膏等,发展了很多磷石膏循环再利用的技术,磷石膏的利用率很高。在我国,随着化学工业的发展,磷石膏的排放量在不断地增加,但是回收利用率偏低,不足20%,导致磷化工厂周围的磷石膏堆积如山,不仅占用了大量的土地资源,而且对生态环境也造成严重影响。如果将磷石膏就近用于当地公路建设,不仅可以解决磷化工企业肥料的再利用问题,还可解决当地公路建设中的筑路材料需求,对企业发展、社会发展、生态环境保护都有着重要的意义。
利用磷石膏做路基填料,国内外均做过一些尝试,如美国弗罗里达大学和迈阿密大学在研究中发现,含黏土砂和磷石膏的混合物是良好的筑路材料。在国内,唐庆黔等就磷石膏应用于路基路面工程的可行性、力学性能进行了研究,在试验路堤施工中发现磷石膏对水敏感,未碾压的磷石膏遇雨水饱和后性能类似弹簧图无法压实,因此施工中必须严格控制含水率;沈卫国等研制出一种粉煤灰磷石膏路面基层材料,该材料较普通二灰(石灰-粉煤灰)类材料的早期强度由大幅度提高,但水稳性能却达不到所需要求,因而无法推广应用。
(三)
技术实现要素:
本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种施工简单、工程质量好、道路使用寿命长的改性磷石膏路基材料。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种改性磷石膏路基材料,其特征为,由以下重量份数的原料混合后添加固化剂制成:磷石膏15-40份、砂石/粘土15-40份、粉煤灰5-8份、生石灰/电石渣2-3份;上述原料混合为基材,每1立方米基材中混合添加300-500g固化剂。
本发明以磷石膏和砂石/粘土为主要原料,利用粉煤灰、生石灰/电石渣的火山灰反应,将原料混合,提高混合原料的早期强度,在添加固化剂,实现混合原料的凝胶作用,降低原料的孔隙率,有利于外界水的渗入,保证良好的施工强度。
本发明的更优技术方案为:
所述固化剂为氢氧化钾水溶液、十二烷基磺酸钙水溶液和木质素磺酸钙水溶液中的一种或多种;优选的是,固化剂为质量浓度为0.4-0.6%的氢氧化钾水溶液、4-6%的十二烷基磺酸钙水溶液和4-6%的木质素磺酸钙水溶液中的一种或多种。
固化剂的添加量相对较少,但是作用巨大,有效增强混合原料内颗粒间的连接力,提高胶凝作用,增强填料的稳定性。
各原料的优选重量配比为:
磷石膏30份、砂石/粘土30份、粉煤灰6份、生石灰/电石渣2.5份。
本发明的产品混合后作为道路基材材料直接应用,通过静压施工、夯实,测试现场路基压实度高,满足路基施工要求。
本发明施工方法简单,可以满足道路路基强度与回弹模量要求,有效减少磷石膏对耕地的占用,降低磷石膏对环境的破坏,同时降低道路路基差异沉降、提高路面使用寿命,适于在缺乏填土地区和磷石膏产量较高地区广泛应用。
(四)具体实施方式
实施例1:
以磷石膏15t、砂石/粘土15t、粉煤灰5t、生石灰2t为原料,经充分混合搅拌,得到基材;在施工之前,往基材中添加固化剂,混合均匀,固化剂的添加量为每1立方米基材中混合添加300g。固化剂为质量浓度为0.4-0.6%的氢氧化钾水溶液。
将添加固化剂的基材作为路基原料,直接施工使用。
实施例2:
以磷石膏40t、粘土40t、粉煤灰8t、电石渣3t为原料,经充分混合搅拌,得到基材;在施工之前,往基材中添加固化剂,混合均匀,固化剂的添加量为每1立方米基材中混合添加500g。固化剂为质量浓度为4-6%的十二烷基磺酸钙水溶液和4-6%的木质素磺酸钙水溶液中的混合物。
将添加固化剂的基材作为路基原料,直接施工使用。
实施例3:
以磷石膏30t、砂石30t、粉煤灰6t、电石渣2.5t为原料,经充分混合搅拌,得到基材;在施工之前,往基材中添加固化剂,混合均匀,固化剂的添加量为每1立方米基材中混合添加400g。固化剂为质量浓度为4-6%的十二烷基磺酸钙水溶液。
将添加固化剂的基材作为路基原料,直接施工使用。
对上述实施例得到的路基原料进行检测,其满足国家放射性活度要求。以上述路基原料为样品施工,采用标准重型击实,分三层,每层98击,试验结果如下所示:
对上述实施例1-3得到的路基原料做承载比(cbr)试验(时间尺寸):标准重型击实成型,泡水96h,测膨胀量,并做贯入试验,结果如下:
(1)试件膨胀量
(2)承载比cbr值测试
jtj033-95《公路路基施工技术规范》表5.1.5对路基填料强度要求如下表所示:
由上表对比可知,本发明的路基材料膨胀量很小,水稳定性好,强度满足jtj033-95《公路路基施工技术规范》上路床对路基填料cbr≥8%的要求,可以作为路基填料。
在实验中,按最大干密度和最佳含水量静压成型实验,做贯入实验cbr达到65%,远高于击实成型试件cbr值。课件,振动载荷对磷石膏的扰动很大,施工时应尽量采用静压压实。