磷石膏及其混合料的工程特性研究
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摘要
本文通过对磷石膏的理化试验、级配试验、击实试验、三轴试验、固结试验等物理、化学、力学试验，对磷石膏的工程特性进行了系统的研究；通过磷石膏-石灰-粉煤灰混合料、磷石膏-石灰-粉煤灰-粘土混合料击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳试验、膨胀试验、收缩试验，对磷石膏-粉煤灰-石灰混合料、磷石膏-石灰-粉煤灰-粘土混合料的工程特性进行了系统研究。
研究表明，磷石膏具有一定的抗剪强度和水稳定性，可以单独作为地基处理时的换填或填方材料。在工程实际应用中，可根据建筑物对地基变形的要求，合理选择压实系数，从而满足工程安全的需要。
在石灰-粉煤灰、石灰-粉煤灰-粘土混合料中可掺入磷石膏，掺入后的混合料无侧限抗压强度随着磷石膏掺入量增加，逐渐增长，当磷石膏的掺入量为15％时，混合料的强度达到最高；之后随磷石膏掺入量的增加，混合料的强度逐渐下降。
当在粉煤灰-粘土混合料中可掺入磷石膏时，混合料的无侧限抗压强度与有石灰的混合料相比有较大的下降，当掺入石灰时无侧限抗压强度才会提高，石灰掺入量为8％时，该混合料的无侧限抗压强度最高，但随着石灰掺入量的增加，强度增加不明显。
在石灰-粉煤灰-粘土混合料中掺入磷石膏，随着粉煤灰的掺入量的增大，混合料的无侧限抗压强度也随之增加，当粉煤灰的掺入量超过20％后，混合料的强度开始有所下降。
试验表明，磷石膏-粉煤灰-石灰-粘土混合料的最佳配合比(磷石膏：粉煤灰：石灰：粘土)为15：20：6：59和15：25：8：52。
磷石膏-粉煤灰-石灰混合料的干缩试验表明，混合料试件中的水分蒸发在开始5d内比较多，占总蒸发量的90％以上。混合料的干缩应变最大量为0.068％且主要发生在前期。
磷石膏-粉煤灰-石灰-粘土混合料的吸水膨胀试验表明，其膨胀量随时间发展而增大，在前3d里达总膨胀量95％以上，后期趋于平稳，最大膨胀应变为2.42％。膨胀量偏高的主要因为是磷石膏本身的膨胀量比较大，但作为路面基层材料或水位以上的填料是可行的。
Engineering characteristics of phosphogypsum are studied in detail by compaction test, gradation test, triaxial compression test and consolidation test. Engineering characteristics of two kinds of its mixtures, namely phosphogypsum-lime-flyash and phosphogypsum-lime-flyash-clay are also studied respectively by compaction test, unconfined compression test, water stability test, expansion test and shrinkage test.Experiments show that phosphogypsum has shear strength and water stability to some degree, so it can be used to fundament treatment. Based on building settlement control, choosing reasonable compressive coefficient of phosphogypsum, good safety request can be satisfied in engineering project.Adding phosphogypsum into lime-flyash mixtures or lime-flyash-clay mixtures, the more phosphogypsum added, the bigger unconfined compression strength of the new mixtures obtained before the ratio of phosphogypsum mass to new mixtures mass reaches 15%. When the ratio beyond 15%, the unconfined compression strength of the new mixtures decreases.Adding lime into phosphogypsum-flyash-clay mixtures, the new mixtures unconfined compression strength increases deeply before addition ratio of lime reaches 8%. When the ratio beyond 8%, the increase of new mixtures unconfined compression strength can be neglected.Adding flyash into phosphogypsum-lime-clay mixtures, the new mixtures unconfined compression strength increases before addition -ratio of flyash reaches 20%. When the ratio beyond 20%, the i new mixtures unconfined compression strength decreases.The optimum ratio of phosphogypsum: flyash: lime: clay is 15:20:6:5 or 15:25:8:52.The shrinkage test of phosphogypsum-flyash-lime mixtures show that its evaporation performs mainly in early 5 days beyond 90%, and its maximum shrinkage strain is 0.068%.The expansion test of phosphogypsum-flyash-lime mixtures show that its expansion performs mainly in early 3 days beyond 95%. Because of big expansion of phosphogypsum, the mixtures maximum expansion strain can reach 2.42%. Although its bigger expansion strain, it is available for us to use phosphogypsum mixtures as roadbed material beyond groundwater level.
研究表明，磷石膏具有一定的抗剪强度和水稳定性，可以单独作为地基处理时的换填或填方材料。在工程实际应用中，可根据建筑物对地基变形的要求，合理选择压实系数，从而满足工程安全的需要。
在石灰-粉煤灰、石灰-粉煤灰-粘土混合料中可掺入磷石膏，掺入后的混合料无侧限抗压强度随着磷石膏掺入量增加，逐渐增长，当磷石膏的掺入量为15％时，混合料的强度达到最高；之后随磷石膏掺入量的增加，混合料的强度逐渐下降。
当在粉煤灰-粘土混合料中可掺入磷石膏时，混合料的无侧限抗压强度与有石灰的混合料相比有较大的下降，当掺入石灰时无侧限抗压强度才会提高，石灰掺入量为8％时，该混合料的无侧限抗压强度最高，但随着石灰掺入量的增加，强度增加不明显。
在石灰-粉煤灰-粘土混合料中掺入磷石膏，随着粉煤灰的掺入量的增大，混合料的无侧限抗压强度也随之增加，当粉煤灰的掺入量超过20％后，混合料的强度开始有所下降。
试验表明，磷石膏-粉煤灰-石灰-粘土混合料的最佳配合比(磷石膏：粉煤灰：石灰：粘土)为15：20：6：59和15：25：8：52。
磷石膏-粉煤灰-石灰混合料的干缩试验表明，混合料试件中的水分蒸发在开始5d内比较多，占总蒸发量的90％以上。混合料的干缩应变最大量为0.068％且主要发生在前期。
磷石膏-粉煤灰-石灰-粘土混合料的吸水膨胀试验表明，其膨胀量随时间发展而增大，在前3d里达总膨胀量95％以上，后期趋于平稳，最大膨胀应变为2.42％。膨胀量偏高的主要因为是磷石膏本身的膨胀量比较大，但作为路面基层材料或水位以上的填料是可行的。
Engineering characteristics of phosphogypsum are studied in detail by compaction test, gradation test, triaxial compression test and consolidation test. Engineering characteristics of two kinds of its mixtures, namely phosphogypsum-lime-flyash and phosphogypsum-lime-flyash-clay are also studied respectively by compaction test, unconfined compression test, water stability test, expansion test and shrinkage test.Experiments show that phosphogypsum has shear strength and water stability to some degree, so it can be used to fundament treatment. Based on building settlement control, choosing reasonable compressive coefficient of phosphogypsum, good safety request can be satisfied in engineering project.Adding phosphogypsum into lime-flyash mixtures or lime-flyash-clay mixtures, the more phosphogypsum added, the bigger unconfined compression strength of the new mixtures obtained before the ratio of phosphogypsum mass to new mixtures mass reaches 15%. When the ratio beyond 15%, the unconfined compression strength of the new mixtures decreases.Adding lime into phosphogypsum-flyash-clay mixtures, the new mixtures unconfined compression strength increases deeply before addition ratio of lime reaches 8%. When the ratio beyond 8%, the increase of new mixtures unconfined compression strength can be neglected.Adding flyash into phosphogypsum-lime-clay mixtures, the new mixtures unconfined compression strength increases before addition -ratio of flyash reaches 20%. When the ratio beyond 20%, the i new mixtures unconfined compression strength decreases.The optimum ratio of phosphogypsum: flyash: lime: clay is 15:20:6:5 or 15:25:8:52.The shrinkage test of phosphogypsum-flyash-lime mixtures show that its evaporation performs mainly in early 5 days beyond 90%, and its maximum shrinkage strain is 0.068%.The expansion test of phosphogypsum-flyash-lime mixtures show that its expansion performs mainly in early 3 days beyond 95%. Because of big expansion of phosphogypsum, the mixtures maximum expansion strain can reach 2.42%. Although its bigger expansion strain, it is available for us to use phosphogypsum mixtures as roadbed material beyond groundwater level.
引文
[1] 付兴华等，磷石膏转化为建筑石膏可能性研究，山东建材学院学报，2000．9．(14)3
[2] 席美云，磷石膏的综合利用，环境科学与技术，2001．3，p10～13
[3] 张宝安、章守陶，从磷石膏的特性谈农业上的应用，土壤肥料，1997(2)，p3～7
[4] 王尚友等，磷石膏石灰煤渣空心砌块
[5] 彭家惠，磷石膏杂质组成、形态、分布及对性能影响，中国建材科技，2000．6，p31～35
[6] 李尉卿等，工业废渣及其建材制品中天然核素放射性水平的研究，p8～12
[7] 张红、荀勇，水泥磷石膏粉喷桩静载试验，土工基础，1997．vol．11．2．p41～43
[8] 黄新、胡同安，水泥—废石膏加固软土的试验研究，岩土工程学报，1998，vol．20(5)，p72
[9] 唐庆黔、凌天清、董满生，工业废料磷石膏在路基路面工程中的应用，山东交通学院学报，2002．10，p49～52
[10] 曹庆明，磷矿渣—新型混凝土掺合料的应用，水利水电科技进展，1999．4，p61～63
[11] 孙家瑛，废黄石膏路基材料物理力学性能研究，山东建材学院学报，1998(12)，p301～303
[12] 沈卫国、周明凯、赵林青，粉煤灰磷石膏高早强路面基层材料的研究，粉煤灰综合利用，2001(2)，p31～32
[13] 董满生、凌天清、肖文，工业废料磷石膏在路基工程中的应用，华东公路，2001．6，p55～58
[14] 公路土工试验规程(JTJ053-94) 交通部 1993．6
[15] 同济大学道路交通工程研究所 等《半刚性基层沥青路面》 北京：人民交通出版社，1991，11
[16] 李玉华、徐凤广、吴华明，磷石膏对石灰粉煤灰公路基层性能的影响，新型建筑材料，2002．7，p7～8
[17] 刘振清、黄卫、王建伟，二灰稳定尾矿料干缩特性研究，粉煤灰综合利用，2003(3)，p3～6
[18] 解可新、韩立兴、林友联，最优化方法，天津：天津大学出版社，2001．3
[19] 张丕兴，磷石膏低碱度水泥及其水化特性，硅酸盐通报，1996(2)，p19～24
[20] 彭志辉、彭家惠、张建新等，二水磷石膏粉煤灰复合胶结材料研究，粉煤灰综合利用，2001(1)，p3～6
[21] 王兆利、高倩、赵佚军，建筑石膏和磷石膏的改性，粉煤灰综合利用，2001．4，p42～43
[22] 荀勇、李玉寿，水泥粉煤灰磷石膏加固土室内试验研究，吉林化工学院学报，1999．16．(4)p29～33
[23] 廖公云、黄晓明，水泥稳定粒料集料级配干缩性能研究，公路交通科技，2002．12，p41～44
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