水泥磷石膏稳定材料在公路工程的应用

 摘要:将水泥磷石膏合理、恰当地用于公路建设中,不仅可降低公路建设成本,还可减少化工生产废物造成的环境污染问题。基于此,对其性质成分进行了分析,总结了其在路基路面中的F 2 L $ c D ; =具体应用,包括在二灰粒料、改性剂及混合填料等方面的应用。最后围绕其可行性进行了探讨,以期从整体上提升水泥2 B 8磷石膏的利用率。

关键词:水泥磷石膏;路面基层;硫酸钙1水泥磷石膏的性质水泥磷石膏一般为粉末状,其中含有8%~15%的附着水,颗粒直径! E $ m M % l t一般为5~150μm,其主要成分为CaSO4•2H2O(二水合硫酸钙),含量一般可达到70%2 c E ! y Z 8 N~90%。水泥磷石膏所含的次要成分基本不一样,成分非常复杂,矿石来源不同会对成分有很大影响。2水泥磷石膏稳定材料在路基路面中的应用2.1在二灰粒料h 0 x U G 3中的应用路面基层存在于面层与路基之间,e ! d $ n U $ c F所承担的负载很小,主要起传输作用。当前公路基层主要由刚性较强的O d y材料构成,这些材料包括水泥稳定粒料、石灰、水泥磷石] # v J E膏、粉煤3 _ n z | C n b Y灰等。在进行公路基层@ 5 c )施工时使用磷石膏的主要原因是其具有良好的缓凝作用,在公路施工初期能确保公路路面强度达到要求。但是在石灰与粉煤灰中添加磷石膏,会在一定a s W R程度上增E \ G加物料密度。其用g e y h^ q 8须小于45%,因为其内部硫酸钙能与粉煤灰发生化学反应,进而提高物料强度。与此同时,在物料中添加磷石膏后再向混合e 8 M U C物料中添加适量D 4 * # ~ | k i的物料固化剂,还能进一步提升路基的整体性能,有效改善路% v 2 W基的稳定性与承载能力,) / F m l Z N使其达到并超出设计标准,为公路工程整体质量奠定良好, $ 7 z的基础[1]。2.2在改性剂中的应用路基路面工程施工中经常会用到沥青改性剂,其主要包括聚合物、有机物、抗氧化类物质、纤维等。值得一提的是,当前许5 # p ) W g V多沥青改性剂中都添加了聚合物。与y v h = c此同时在沥青改性= L H L剂中还存在添加石膏晶的情况。在改性剂中硫酸钙存在的形式是单晶体,其长径比与颗粒物料粒度较为接近。为了对沥青改性剂的性能进行精准评估,通常采用的检测方法是测针入度、延长程度及软化点分布等。在检测过程中,延长程度主要是评~ 2 [ Q } b ]估沥青的延展性,延长长度值越大,沥青延展性越好;针入度主要是评估沥青黏稠度,该值越大,黏稠性越好;软化点代表沥青的熔点高低。在进z l . ^ Y行评估的过程中,除了对这几项参x \ c p数进行检测外,也应对沥青材料的疲劳老化指标、抗水性及剪切指标进行检测,这些指标也能评定沥青材料的性能好坏。在沥青物料中加入石膏晶能有效提高h I a - 6沥青熔点和黏稠度,其主要原因是硫酸钙能提高沥青感温2 S Q Z L F =能力。在添加的过程中需要严格控制石膏用量,通常情况下加入量应在l ; A d p Z } n F6%~10%之间r ^ ^ ! c 0,这样沥青改性剂的性能最佳。根据公路P n k设计及施工要求,加入石膏晶须能有效改善沥青的各项性能,特别是抗高温、水稳性和抗裂性等,确保路基结构达到公路设计标准,与此同时还应能有效降低施工成本。加入硫酸钙2 | + A u晶体后,应确保M 6 % a -在低于常温的情况下,混合物8 x V a ! I %料不发生性能变化,提高其抗疲劳J X 1 8 z能力、水稳性及熔点,这样可以有效提高公路在恶劣天气情况下的使用性能,例如高温高寒天气下使公路依然能具有较高的负载能力。2.3在混合填料中的应用大量实践证明,使用磷石膏能有效提升公路承载能力。如果施工条件允许,可对水泥磷石膏进行相应的处理,例如通过一系列的化学反应生成石膏晶; Y W ; + ` G须,然后掺入物料中,能在一定程度上提升物料性能[2]。目前公路施工时,经常将石膏混入其中。石膏分为两种:一种是工业石膏,另一种是石膏晶须。如k - . O 7 6 $ c果将石膏k & u P d Y 2 | U晶须的用量控制在合理范围内,能有效提高沥青混合料的各j z S S r \ \ w @项性能,特别是在高温条件下能使公路的抗车辙能力提高75%。如果大量使用工业石膏,v S * t B O会间接造成环境污染,而将硼石? g t膏运用在沥青混合物料中来代替工业石膏可有效降低环境污染,同时物料的马歇尔性能还会提升。在实际公路建设过程中,水泥磷石膏的作用主要体现在提升物理性能方面,其掺入量通常占物料总量的1/5。但物理性能相对而言提升幅度较小,较预期目4 I P y * \ i标还存在较大差距,这主要是由于硫酸钙晶须本身具有高温脱水和易脆等特性。所以,应对现有的施工工艺进行优化设计,确保可以弥补强度等方面的不足,使最终配置的路基路面混合料满足实际使用需求。3水泥磷石膏粉煤灰路面材料可行性分析近年来,对公路路面结构及q d J ,其设计方法、施工工艺等,国内已开展了大量研究。然而由于我国国土面积大,具有多种不同的气候环境,不同地区的公路交通量J W y i / !也大不相似,因此难以统一公路路面结构设计规范。相关研究表明,常温下将一定} B 7 N ] Q W量的硫酸盐加入石灰粉煤灰中,能有效激发粉煤灰火山灰活性,其原因主要是:粉煤灰-石灰-硫酸盐系统内,SO42-能与粉煤灰溶出的Al2O3、CaO等发生I N \ d [ S a }反应,最终生成AFt,而被C-S-H所包裹的粉煤灰颗粒将会出现膨胀,生成新的表面并加快其反应速度;此外,C-S-H凝胶中由于渗透了SO42-,致使其透水性有所改变,让粉煤灰. g @ I n + ? . A的火山灰反应速度提升。为对粉煤灰系统中磷石膏的激发效果进行进一步研究,对砂浆进行试验,对( / P 1 h U 0 8 +磷石膏、Na2SO4对石灰粉煤灰系统早期强度的影响进行对比分析。试验中的胶砂比例为1∶3,水胶比为0.58。由试验结果不难看出,如果公路路面材料只以凝胶系统为主,其早期强度较低。在粉煤灰系统内增加一定量的硫酸盐激发剂,能有效控制早期强度低的问题。另外掺入一定量的3%硫酸钠,28抗压及抗折强度能提/ - a P m ~ s #高300%,其效果显而易见。相比硫酸钠,把磷石膏作为激发剂,虽然7d强度还是较低,但28d之后其系统强度同样能接近硫酸钠,磷石膏对早期粉煤灰的强度影响作用同样非常明显C - w , i。耐久性方面,粉煤灰-石灰-磷石膏稳定碎石材料能将二灰材料后期强度良好的特点保留下来。环境影响方面,新型路面材料可以更好地将工业固体废弃物利用起来,降低了堆场率,让工程周边环境得到了改善[3]。4结语随着我国经济的不断发展,公路K Y D F H 1工程项目所承担的任务越来越重。在公路施工W ( * ) ? p E建设中使用水泥磷石膏,能有效提高公路的各项性能,如承载力、r ~ c ~ 9 . g抗疲劳性、稳定性等。与此同时,还能降低公路建设成本,为公路施工节约大量资金。

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THE END
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