楚姚高速公路水泥稳定磷石膏基层施工工艺浅析

摘要：安宁云天化集团生产磷酸时产生大量固体废弃材料磷石膏，利用率较低。露天堆放的磷石膏造成环境污染，影响当地居民健康，制约企业发展。通过对磷石膏性质分析，水泥稳定磷石膏配合比设计，纯磷石膏基层试验段铺筑，对固体废弃材料磷石膏处置利用具有极其重要的意义。

关键词：纯磷石膏基层、配合比设计、施工工艺

1 工程概况

楚姚高速公路第1合同段施工里程为K4+000～K45+100。路面主要结构层为：20cm级配碎石底基层+38cm水泥稳定碎石基层+PC-2透层+0.6cmES-2型稀浆封层+PCR粘层+8cmAC-25（C）粗粒式沥青混凝土下面层+PCR粘层+6cmAC-20（C）改性中粒式沥青混凝土中面层+PCR粘层+4cmSMA-13改性沥青马蹄脂碎石上面层。通过现场比选与专家论证，决定在云南楚姚高速公路ZK8+933.71～ZK9+193.29、YK8+933.71～YK9+253.29路段采用水泥+纯磷石膏+固化剂进行路面基层铺筑。

2 原材料组成

2.1 磷石膏：磷石膏采用安宁云天化集团生产的磷石膏，磷石膏呈灰黄色，比表面积为145m2/Kg，纯磷石膏的粒径集中在0～0.075mm，≤0.075mm含量约占80.0%。

2.2 水泥：采用P·S·A32.5缓凝水泥。初凝时间365min，终凝时间475min，3天抗折强度3.8MPa，28天抗折强度8.3MPa，3天抗压强度16.5MPa，28天抗压强度36.9MPa。

2.3 固化剂：固剂采用蓝色粉末状固体固化剂，固剂易溶于水后呈黏稠状，是一种有机高分子化合物。

2.4 水：水采用拌合站生产用水。

3 配合比设计

按照《公路土工试验规程》的试验方法对纯磷石膏的物理力学性质进行检测，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》的试验方法，测定混合料的最大干密度和最佳含水率，分析混合料的力学性能。通过试验，得到水泥：磷石膏=10：90混合料的最大干密度为1.499g/cm3，最佳含水率为21%。添加不同含量的固化剂做无侧限抗压强度试验，固化剂掺量1%时，7d抗压强度为6.5MPa，28d抗压强度为7.5MPa，效果最佳。最终确定的施工配合比为干磷石膏：水泥：固化剂= 88：12：1.0。

4 施工准备工作

4.1 机械准备

采用间歇式混凝土拌和机进行混合料拌和，确保每一锅计量准确、拌和均匀。同时将混凝土拌和机上料仓隔大石块的金属网拆除，以便磷石膏下料。同时对现场施工机具作全面检查，确保处于性能最佳状态。

4.2 准备下承层

（1）检查级配碎石底基层质量，清除底基层表面的石渣、杂物，并进行洒水复压。由于纯磷石膏混合料为粉状，碾压时易侧移，边部容易压塌，该路段左右幅两侧在施工前均需完成支挡。经研究决定在YK8+933.71～YK9+253.29右幅左侧增设一条C20混凝土支挡构造物，以利于边部碾压密实。

（2）因ZK8+933.71～ZK9+193.29左幅左侧设计为边沟、右侧为超高沟，YK8+933.71～YK9+253.29右幅右侧为边沟，磷石膏基层铺筑前已施工完毕，无需支挡。

5 施工方法及施工工艺

该段纯磷石膏基层设计厚度为38cm，分两层施工，单层压实厚度平均分配。采用集中厂拌混合料，上、下基层均采用平地机摊铺，压路机分层碾压一次成型的施工工艺。

5.1 施工放样

磷石膏在基层施工之前，进行准确施工放样，直线段每10米设一颗桩，曲线上每5m设一颗桩，并用水准仪进行标高测量，确保结构层高程准确。

5.2 混合料拌和

混合料由干磷石膏：水泥：固化剂重量比为88：12：1.0，水泥剂量为内掺12%，固化剂量为1.0%。拌和时，根据湿磷石膏含水率情况，使得混合料的含水率严格控制在21%±2%，不得过高或过低。固体固化剂设置投料装置，在喂料斗出口输送皮带上投放。因磷石膏为粉状、潮湿，下料困难，拌和时须安排人员在喂料仓插捣辅助下料。开始拌和前连续检测水泥剂量和含水率。

5.3 混合料运输

装料车性能必须良好，防止汽车中途抛锚，造成混合料固结现象。车厢应清扫干净，不要有残留物。运料车采用篷布严密覆盖，防止水分散失及混合料污染。在前场，设专人指挥运输车卸料，指挥车辆均匀卸料在下承层上，卸料距离严格掌握，料堆每隔一定距离留一缺口，避免卸料过多、过少而影响平地机摊铺进度。磷石膏混合料卸料困难，现场准备挖机辅助卸料。

5.4 混合料摊铺

38cm厚磷石膏基层分两层进行摊铺，单层压实厚度控制在19cm，采用1台平地机摊铺。第一层摊铺、碾压完成，压实度检测合格后，将压路机、平地机倒回起点做好第二层摊铺准备。在下层表面均匀撒布水泥浆（水泥：水=1：1），用量为1.0～1.5kg/㎡，均匀洒布。第一、二层的施工间隔30～50m。摊铺过程中人工配合平地机整平，及时收整边部余料。

5.5 碾压

摊铺完成后压路机紧跟碾压，每次碾压长度宜为20～30m。下基层用双钢轮压路机静压1遍、22t以上钢轮压路机振压4～5遍，静压1～2遍。压实度检测合格后，进行拉毛和洒水泥浆。上基层摊铺、整形后，用双钢轮压路机静压1遍、22t以上钢轮压路机振压4～5遍，30t胶轮压路机碾压1～2遍。粉状混合料易粘轮，压路机钢轮上必须加装钢丝绳刮料。

5.6 接缝处理

水泥稳定纯磷石膏基层接缝处理同水泥稳定碎石基层。

5.7 养生及交通管制

养生采用透水无纺土工布覆盖养生，基层碾压完成后现用覆盖2小时左右，再洒水养生，保湿养生期为7～14天。养生期内封闭交通。

6 各项施工控制指标及试验检测结果

强度检测、弯沉检测均合格，横坡共检测9个点，合格9个点，合格率100%；路面宽度共检测9个点，合格9个点，合格率100%；纵断高程检测18个点，合格18个点，合格率100%。

7 施工注意事项及其解决方案

使用间歇式拌和机，延长拌和时间可解决水泥、固化剂等拌和不均匀的问题；精确计量，避免混合料雨林、暴晒，可解决混合料含水率不均匀的问题；及时检测压实度，确定最佳碾压遍数，可解决难以压实的问题；加装振动装置，人工辅助插捣，可解决喂料仓下料困难的问题；加钢丝绳刮料可解决压路机粘轮的问题；路两侧设置边部支档，可解决碾压时边部滑移的问题。

8 总结

通过ZK8+933.71～ZK9+193.29左幅与YK8+933.71～YK9+253.29右幅水泥稳定纯磷石膏基层示范工程的施工取得圆满成功。结构层各项检测指标均满足设计和规范要求，验证了施工配合比和施工工艺的可行性，对固体废弃材料磷石膏处置利用具有显著指导意义。

参考文献：

[1] 吉鹏飞.高速公路水泥稳定碎石基层施工工艺[J].山西建筑，2018：140-142.

[2] 杜婷婷，李志清，周应新，路凯冀，岳锐强.水泥磷石膏稳定材料用于路面基层的探究.公路2018年２月第２期.

[3] 马超.磷石膏水泥稳定碎石基层施工技术及其应用[J].运输经理世界，2021：31-33.