磷石膏在公路路基中的應(yīng)用探討

王轉(zhuǎn)

（貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽 550001）

磷石膏是工業(yè)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，雖然其利用的途徑很多，但是資源利用率卻僅僅在3成左右。近些年來，磷石膏的資源利用化引起了科研工作者的廣泛關(guān)注，以改善磷石膏的性能，可以用于傳統(tǒng)水泥、信息建筑材料等行業(yè)的應(yīng)用，并且已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，對于磷石膏的綜合應(yīng)用新技術(shù)提供了重要的指導(dǎo)意義。

1 磷石膏在公路路基常規(guī)應(yīng)用前的檢查

由于磷石膏中存在部分結(jié)晶水，因此，在不同的烘干溫度和條件下，同一個樣品的含水率測量得到的值是有所不同的，這樣會導(dǎo)致?lián)魧崒嶒灪虲BR實驗得出的結(jié)果缺乏一致性，影響了結(jié)果的準確度，從而使得實驗的結(jié)果無法進行對比，影響了對于工程質(zhì)量的判斷。

1.1 含水率監(jiān)測

在經(jīng)過研究之后，表明烘干時間控制在4～32小時之內(nèi)，控制烘箱的溫度為105℃之下，測量得到的含水率會在很大程度上受到烘干時間的影響，但如果時間超過了32小時之后，就會逐漸趨于穩(wěn)定。如果烘干時間在4～32小時之內(nèi)，控制烘箱溫度為75℃之下，那么測量得到的含水率智慧受到很小的烘干時間影響，一旦烘干時間超過42小時，那么受到烘干時間的影響會大幅度的增強。綜合這種實驗研究分析得到結(jié)論，為了放置留存于磷石膏中的結(jié)晶水受到損失，在測量含水率的時候，要控制烘箱溫度低于80℃。將測試的周期、測試結(jié)果的穩(wěn)定性等因素考慮進來，最佳的含水率監(jiān)測條件為烘箱溫度為75℃，烘干的時間要控制在24小時最好。

1.2 液塑限監(jiān)測

根據(jù)實驗結(jié)果表明，測試的樣品液限為27.9℃，而塑限為21.5攝氏度，不同的磷石膏的液塑限相差并不大，這也表明了其塑性指數(shù)普遍偏小，也就是說，磷石膏的物理狀態(tài)會隨著含水率的變化進行變化，并且這一變化是顯著的，例如會變?yōu)榘牍虘B(tài)、甚至液態(tài)、可塑的形態(tài)等等，這在一定程度上也會增加路基施工的難度。

1.3 CBR值的檢測

檢測的結(jié)果，如見表1所示。

表1 磷石膏與素土CBR試驗結(jié)果

這一結(jié)果表明，如果將磷石膏作為路基填料來看，在材料的強度等主要的檢測指標方面，是能夠滿足施工相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和要求的，能夠直接的作為路基填料來使用。第二，CBR的試件在浸入水中96小時候進行檢測，磷石膏經(jīng)過壓實之后形成的板體有更明顯的使用效果，表面不松散，這一點相比較砂類土和粘性土來說是更理想的，因此，也是一種非常理想的路基填料。第三，實驗結(jié)果可以得到，路基被土經(jīng)浸水之后的強度會顯著的降低了，因此，在施工的過程中，要盡可能的做好防水、排水工作。一旦選擇用磷石膏作為路基的填筑材料，更要尤其做好這一點，因為含水率監(jiān)測實驗表明，磷石膏的物理狀態(tài)很容易受到溫度等的變化，并且在壓實過程中，水分也會對壓實的裝填造成影響。

2 磷石膏在公路軟土病害路基中的應(yīng)用

造成路基病害的原因是復(fù)雜多樣的，可以歸納如下：1）路基的巖土條件是產(chǎn)生路基病害的基本原因和內(nèi)部的條件；2）水汪汪會直接造成路基的病害；3）引起路基病害的外部條件有風(fēng)雪、氣溫、荷載、地震和地形等等；4）綜合路基病害產(chǎn)生的原因還有人為的因素：例如，設(shè)計不夠合理、施工步驟不恰當(dāng)、沒有及時養(yǎng)護等等。例如，如果是含水量過高的軟土地基的路段，那么如果沒有做到正確的處理方法，或是選擇了錯誤的改良措施、在施工時都沒有達到實際的設(shè)計要求。總而言之，很多條件都可能造成路基的沉陷，從而造成路面的破壞。磷石膏的主要成分是二水硫酸鈣，并且含有非常豐富的鈣、硫，呈現(xiàn)顆粒狀。在一定的施工工藝下，可以先采取碎石狀的磷石膏作為基層，第一種基層制作，其配合的材料為10厘米厚的碎石、7厘米厚的磷石膏、粉煤灰、4厘米厚的白灰和10公斤的水泥。第二種基層制作，要開始制作紅土磷石膏，這一種石膏的配合材料要先將所有的材料拌合、攤鋪然后壓實，之后將水泥攤鋪至10厘米厚，再進行壓實。在整個實驗的過程中，要觀察磷石膏的路基材料的材料配方，觀察做出的示范路基作對比顯示得到：磷石膏在作為路基的基層材料是非常可行的，并且凝固性很強，另外，碎石狀的磷石膏做基層時，與紅土磷石膏做基層是相比，具有更強的彈壓強度，并且這種制作方法具有更明顯的優(yōu)勢。摻入了傳統(tǒng)的石灰粉的材料相比，摻入磷石膏的路基材料能夠?qū)⒄麄€路基的強度提高兩倍數(shù)字甚至更多，并且經(jīng)過車輛的碾壓，依然能夠保持極高的完成度，不論是路基強度、還是實驗效果，都更加理想于其他的材料。因此，用這種磷石膏作為路基的材料，具有很強的材料優(yōu)勢。從技術(shù)角度出發(fā)，磷石膏粉煤灰是非常多孔的材料，能夠形成三硫型的鈣礬石，這種石呈針狀，能夠起到支撐骨架的作用，因此，也更有利于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接，能夠給路基內(nèi)各個單元之間增加更多的連接力和接觸點。除此之外，采用磷石膏作為路基材料還能夠在很大程度上降低公路的投資，每噸平均節(jié)約10-20元。由此可見，從綜合性的角度來說，磷石膏是一種品質(zhì)非常優(yōu)良，且具有很強經(jīng)濟效益的路基材料，能夠在很大程度上改善半剛性基層的工程性質(zhì)。

3 磷石膏在半剛性基層的路基中的應(yīng)用

當(dāng)前階段，磷石膏的利用產(chǎn)品主要是一些普通的建筑材料、土壤的改良劑、筑路材料等等，一般都是一些低端的產(chǎn)品，沒有理想的附加值，很少有高檔次的應(yīng)用產(chǎn)品。磷石膏與天然的石膏有所不同，蘇日安其純度能夠高達90%，但是卻含有一些有毒物質(zhì)，例如大量的硫酸鈣、少量未被分解的磷礦、未洗滌干凈的磷酸、鐵鋁化合物等等。這些污染物，如果處理不當(dāng)，很可能對環(huán)境造成危害。在國外，日本早在20世紀50年代就開始嘗試使用磷石膏做水泥緩凝劑，并且已經(jīng)被大量的投入使用，而在歐洲一些國家，主要應(yīng)用于石膏粉、石膏面板等等。在我國，這些應(yīng)用也都在不同地區(qū)進行了相應(yīng)的嘗試。將磷石膏應(yīng)用于半剛性基層的路集中，存在以下三個方面地技術(shù)性難題。1）必須要對磷石膏進行性能的改良，尋找到恰當(dāng)?shù)呐浜媳取Ｒ娴姆治觥⒘私饨ㄖこ痰幕A(chǔ)上，結(jié)合磷石膏自身的化學(xué)、物理特性，建立專門用于路面基層建設(shè)的磷石膏分類體系。根據(jù)各種磷石膏的物理化學(xué)方面的特點，以及磷石膏之間的相互作用關(guān)系，結(jié)合半剛性基層的材料強度、膠凝材料學(xué)等原理，進行磷石膏的分類建設(shè)。要設(shè)計磷石膏路面基層材料的配置方案，研究在半剛性基層的路基中，使用這種材料的配制方法。在這一步驟中，也要計算最佳的磷石膏用量、磷石膏和碎石的比例、組合鋅層的各種材料的強度、配合比等等，探討磷石膏的路面基層材料的環(huán)境影響。2）要設(shè)計磷石膏的半剛性基層的施工工藝方案，因為在這種施工過程中，不論是凝結(jié)材料的選擇、量的控制、還是材料的級別、離析處理、攤鋪碾壓、時間等過程，都是會造成較大影響，并且控制難度較大的因素。一旦在某一方面有所失誤，就會產(chǎn)生裂縫，在厚度方面、強度方面等無法滿足施工的設(shè)計要求等等，導(dǎo)致瀝青面受到破壞，從而產(chǎn)生了無法估量的損失。因此，為了提高效率和準確率，要求施工單位在突破了第一項技術(shù)難點之后，進一步的尋找更加恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚕⑶覍κ┕み^程中更關(guān)鍵的一些技術(shù)進行探討研究，確保磷石膏應(yīng)用于半剛性基層的效果能夠優(yōu)于傳統(tǒng)的筑路材料的效果，同時，還更便于保養(yǎng)。3）要進行這種半剛性基層的監(jiān)測體系。因為磷石膏這種材料與傳統(tǒng)的主路材料相比，具有更強的特殊性，因此，如果依然采用原有的筑路材料進行監(jiān)測，那么肯定是無法符合監(jiān)測要求的。因此，還是需要研究一些包含關(guān)鍵技術(shù)的研究，從恰當(dāng)?shù)牧W(xué)角度出發(fā)，追蹤不同的物理指標，以此來反應(yīng)磷石膏在半剛性基層中的質(zhì)量應(yīng)用和探討，這對于公路的路基建設(shè)來說具有非常重要的價值。

總而言之，磷石膏現(xiàn)如今作為一種路基填料進行應(yīng)用，已經(jīng)取得了公路建設(shè)工程中的初步應(yīng)用和有效的成果，但是這只是磷石膏的一個研究起點。磷石膏不僅可以用作于路基材料進行路面的建設(shè)工作，還可以改善軟土路基的病害問題，并且用磷石膏完成路基基層建設(shè)具有非常理想的建筑效果，施工的工藝簡單、整體效果好，在縮短工期的同時也能夠有效的節(jié)約成本，值得推廣。