一种采用磷石膏改良膨胀土的路基的施工工艺.pdf

本发明提供一种采用磷石膏改良的路基的施工工艺，具体步骤为取磷石膏，在适量含水率情况下，添加膨胀土拌和均匀，得到磷石膏、膨胀土混合料；将拌制好的磷石膏、膨胀土混合料在常温条件下添加南京红砂后闷料10-12小时，控制含水率16%的条件下，拌和；将磷石膏、膨胀土混合料按每层松铺厚度不超过30厘米一层，采用灰土摊铺机械摊铺；将摊铺好的路基进行碾压；将碾压好的改良路基进行保湿养生，养生时间大约7天即可完成路基施工工艺。采用该方法在施工过程中，扬尘少，可减少对周围环境的污染及对施工人员身体健康的威胁。南京红砂因其具有较强的粘合性，与磷石膏及膨胀土混合后，可将两者有效的粘合，增强两者的强度。

1.  一种采用磷石膏改良的路基的施工工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：
1）取磷石膏，在适量含水率情况下，添加膨胀土进行拌和，采用拌和机或人工拌和均可，直至拌和料的颜色不存在花白料视为拌和均匀，得到磷石膏、膨胀土混合料；
2）将拌制好的磷石膏、膨胀土混合料在常温条件下闷料10-12小时，控制含水率16%的条件下，采用路拌机械或厂拌机械进行充分拌和；
3）将磷石膏、膨胀土混合料按每层松铺厚度不超过30厘米一层，采用灰土摊铺机械摊铺；
4）将摊铺好的路基进行碾压，先采用6吨的钢筒轻型压路机进行静力碾压；然后再用10吨钢筒中型压路机碾压；最后再用18吨重型振动式压路机碾压；
5）将碾压好的改良路基进行保湿养生，养生时间大约7天即可完成路基施工工艺。

2.  根据权利要求1所述的采用磷石膏改良的路基的施工工艺，其特征在于，按质量份计，磷石膏为25-35份，膨胀土为50-60份。

3.  根据权利要求1所述的采用磷石膏改良的路基的施工工艺，其特征在于，步骤2）中，闷料过程还可以添加占磷石膏、膨胀土混合料总质量的1%-10%的南京红砂。

一种采用磷石膏改良膨胀土的路基的施工工艺
技术领域
本发明提供一种采用磷石膏改良的路基的施工工艺，属于建筑施工技术领域。
现有技术
目前，工程上改良膨胀土的方法，主要是在膨胀土中掺入适量的石灰或水泥或粉煤灰，通过一系列的化学反应，使膨胀土中的低价电离子如Na⁺、K⁺等被高价的电离子如Ca²⁺取代，使膨胀土各离子间间距增大，减少了离子间引力的作用，从而减薄了水膜的厚度，降低了膨胀土的亲水性。再者Ca(OH)₂能与空气中的水蒸气作用，生成结晶体，进一步降低膨胀土中的活性成份，形成胶凝性物质，增加强度。
上述材料改良膨胀土存在着如下几个问题：首先是这些粉末状材料很难与高液限的膨胀土拌和均匀，从而影响了膨胀土的改良效果；再者，这些细粉末材料与膨胀土拌和施工时，对周边环境污染严重，对施工人员身体健康有害；最后，对石灰等材料的消耗量大，占用了大量的宝贵资源。
本专利新工艺，采用我国广泛分布且大量盛产的工业废料磷石膏来改良膨胀土，利用其中含量高达92％的Ca²⁺来与膨胀土中的活性成份发生一系列的化学反应，从而降低膨胀土的活性，达到抑制胀缩变形的目的。该方法能大量节省石灰、水泥等资源，消耗相当一部分工业垃圾——磷石膏，实现了工业垃圾的再生利用，减少了堆放磷石膏所占用的土地资源。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种采用磷石膏改良的路基的施工工艺，包括如下工艺步骤：
1)取磷石膏，在适量含水率情况下，添加膨胀土进行拌和，采用拌和机或人工拌和均可，直至拌和料的颜色不存在花白料视为拌和均匀，得到磷石膏、膨胀土混合料，按质量份计，磷石膏为25-35份，膨胀土为50-60份；
2)将拌制好的磷石膏、膨胀土混合料在常温条件下闷料10-12小时，控制含水率16％的条件下，采用路拌机械或厂拌机械进行充分拌和；
3)将磷石膏、膨胀土混合料按每层松铺厚度不超过30厘米一层，采用灰土摊铺机械摊铺；
4)将摊铺好的路基进行碾压，先采用6吨的钢筒轻型压路机进行静力碾压；然后再用10吨钢筒中型压路机碾压；最后再用18吨重型振动式压路机碾压；
5)将碾压好的改良路基进行保湿养生，养生时间大约7天即可完成路基施工工艺。
本发明提供的另一种工艺如下：
1)取磷石膏，在适量含水率情况下，添加膨胀土进行拌和，采用拌和机或人工拌和均可，直至拌和 料的颜色不存在花白料视为拌和均匀，得到磷石膏、膨胀土混合料，按质量份计，磷石膏为25-35份，膨胀土为50-60份；
2)将拌制好的磷石膏、膨胀土混合料在常温条件下，添加占磷石膏、膨胀土混合料总质量的1％-10％的南京红砂，共同闷料10-12小时，控制含水率16％的条件下，采用路拌机械或厂拌机械进行充分拌和，得到混合料；
3)将混合料按每层松铺厚度不超过30厘米一层，采用灰土摊铺机械摊铺；
4)将摊铺好的路基进行碾压，先采用6吨的钢筒轻型压路机进行静力碾压；然后再用10吨钢筒中型压路机碾压；最后再用18吨重型振动式压路机碾压；
5)将碾压好的改良路基进行保湿养生，养生时间大约7天即可完成路基施工工艺。
上述工艺过程中，磷石膏改良膨胀土新工艺可采用三种拌和工艺：路拌法、厂拌法及集中预拌路拌法。
路拌法：先将膨胀土填料运至需要填筑处，将其均匀摊铺，再均匀撒布磷石膏，接着用路拌机直接在其上拌和均匀，最后进行平整、压实。
厂拌法：在拌和设备中先加入磷石膏，再加入膨胀土拌和至均匀，然后将拌好的改良土运至待填的路基处，最后进行平整、压实。
集中预拌路拌法：在指定的拌和厂上进行拌和，然后运送至路基面进行摊铺平整、压实，其工艺流程与路拌法相同。
该方案的原理：
磷石膏掺入到膨胀土中，颗粒较粗的磷石膏与膨胀土拌和起来，施工方便，更易拌和均匀，且拌和过程中不会扬灰，无污染。磷石膏中高价的Ca²⁺与膨胀土中的Na⁺、K⁺发生离子交换作用，使膨胀土各离子间间距增大，减少了离子间引力的作用，减薄了水膜的厚度，降低了膨胀土的亲水性；磷石膏呈现出较强的酸性，其中含量高达92％的Ca²⁺来与膨胀土中的SiO₂、Al₂O₃发生酸石中和反应，生成胶凝性物质硅酸钙和铝酸钙等，从而进一步改变膨胀土的性质，降低膨胀土的活性，有效地抑制了膨胀土的胀缩特性。
采用工业废料磷石膏来代替建筑材料石灰、水泥等改良膨胀土，可以实现工业垃圾的再生利用，减少对有用资源的使用，节约成本，消耗掉大量的工业废料，从而减少堆放工业废料的场所；磷石膏的粒径比石灰、水泥等材料的粒径要大得多，与膨胀土拌和时，更容易拌和均匀，且施工过程中，扬尘少，可减少对周围环境的污染及对施工人员身体健康的威胁。南京红砂因其具有较强的粘合性，与磷石膏及膨胀土混合后，可将两者有效的粘合，增强两者的强度。
具体实施方式
实施例1
一种采用磷石膏改良的路基的施工工艺，其步骤如下：
1.取磷石膏，在适量含水率情况下，添加膨胀土进行拌和，采用拌和机或人工拌和均可，直至拌和均 匀，混合料的颜色不存在花白料视为拌和均匀，磷石膏为30份，膨胀土为55份；
2.将拌制好的磷石膏、膨胀土混合料在常温条件下闷料约12小时，在含水率12％的条件下，采用路拌机械或厂拌机械进行充分拌和；
3.将磷石膏、膨胀土混合料按每层松铺厚度不超过30厘米一层，采用灰土摊铺机械摊铺；
4.将摊铺好的路基进行碾压。先采用6吨的钢筒轻型压路机进行静力碾压；然后再用10吨钢筒中型压路机碾压；最后再用18吨重型振动式压路机碾压；
5.将碾压好的改良路基进行保湿养生，养生时间大约7天，禁止任何车辆通行，同时禁止养生期间忽干忽湿。
对同一种膨胀土样，分别采用不同掺量的磷石膏来进行改良，在标准条件下，分别养护0天、3天、7天后，进行自由膨胀率、液限试验，其结果如下各表所示：
表一 不同掺量磷石膏及不同养护龄期改良膨胀土自由膨胀率(％)

从表一中可以看出，随着磷石膏掺量的增加，改良膨胀土的自由膨胀率逐渐减小；在同一掺量下，随着养护龄期的增加，自由膨胀率逐渐减小，当养护龄期满7天，其减小量基本趋于平衡。当磷石膏掺量达到14％以后，养护7天，其自由膨胀率降低到40％以下，达到非膨胀土的标准。表明磷石膏可以有效抑制膨胀土的胀缩变形。
表二 不同掺量磷石膏及不同养护龄期改良膨胀土液限值(％)

从表二中可以看出，随着磷石膏掺量的增加，改良膨胀土的液限逐渐减小；在同一掺量下，随着养护龄期的增加，液限逐渐减小，当养护龄期满7天，其减小量基本趋于平衡。当磷石膏掺量达到14％以后，养护7天，其液限降低到40％以下，达到路基填料的标准。表明掺磷石膏30％可以有效抑制膨胀土的胀缩变形，并能使高液限粘土变为低液限土，使之更适合用作路基填料。
实施例2
1)取磷石膏，在适量含水率情况下，添加膨胀土进行拌和，采用拌和机或人工拌和均可，直至拌和料的颜色不存在花白料视为拌和均匀，得到磷石膏、膨胀土混合料，按质量份计，磷石膏为30份，膨胀土为50份；
2)将拌制好的磷石膏、膨胀土混合料在常温条件下，添加占磷石膏、膨胀土混合料总质量的8％的南京红砂，共同闷料12小时，控制含水率16％的条件下，采用路拌机械或厂拌机械进行充分拌和，得到混合料；
3)将混合料按每层松铺厚度不超过30厘米一层，采用灰土摊铺机械摊铺；
4)将摊铺好的路基进行碾压，先采用6吨的钢筒轻型压路机进行静力碾压；然后再用10吨钢筒中型压路机碾压；最后再用18吨重型振动式压路机碾压；
5)将碾压好的改良路基进行保湿养生，养生时间大约7天即可完成路基施工工艺。