本发明涉及道路施工领域，具体涉及一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法。
背景技术：
1、磷石膏是工业上利用磷矿石粉湿法生产磷酸及磷酸铵化肥时所产生的固体废弃物，每生产1t磷酸约产生4.5～5t磷石膏，我国每年有大量磷石膏产出。由于磷石膏中含有游离碳、盐酸、硫酸等多种杂质，难以充分利用，目前，磷石膏处理方式以堆积为主，不仅占用大量土地，而且磷石膏里含有的砷、镉、汞等有害重金属化学物质还会对环境造成污染。
2、随着国内运输行业迅速发展，道路建设总里程增长，公路建设对路面基层材料的需求量巨大。磷石膏具有一定的水化硬化强度，若将其用于道路建设中，不仅可以大量消耗磷石膏，而且能够大幅度降低道路的建造成本，具有显著的社会效益和经济效益。
3、目前现有的磷石膏在道路基层中的应用技术，主要两个方向，分别是磷石膏骨料体系与磷石膏粉料体系。磷石膏骨料体系，就是磷石膏原材改性后通过离心滚动、加压成型等工艺，将磷石膏、胶凝材料及辅料混合制成不同粒径的磷石膏基高强轻集料，替代传统水稳层中小部分碎石，制备磷石膏轻集料稳定层，通过摊铺碾压用于道路基层。该技术优点是通过层层包裹，磷石膏固结钝化效果好、性能稳定。缺点是集料制备工艺复杂，成本高，磷石膏消纳量偏低，难于做到规模化利用，大面积市场推广。磷石膏粉料体系，就是大量磷石膏作为粉质填料，与粗细骨料、胶凝材料及改性固化剂等拌合成混合料，通过传统摊铺碾压的施工方式，应用于道路水稳层，该技术优点是：施工流程简单、磷石膏掺量能达到45%以上(属于中高掺量)，成本可控，缺点是，磷石膏含水率控制难，粉料多容易成团，拌和不均匀，碾压密实度不够，水化反应不充分，后期水稳定性及耐久性较差等问题。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，解决磷石膏粉料多容易成团，拌和不均匀，碾压不密实，水化反应不充分，后期水稳定性及耐久性较差等技术问题，而且本发明的施工工艺简单，可广泛应用于各等级基层道路施工。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
3、一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，包括以下步骤：
4、s1施工准备：清理工地，使用清扫机将工地铺设路面进行障碍物和杂物清除，根据道路设计深度要求，标记出道路的轮廓和坡度后，进行路面平整压实，压实度不低于96%，路床顶面弯沉不大于248(0.01mm)，铺筑前适当洒水湿润；
5、s2基层材料制备：将磷石膏、水泥、矿渣、骨料和外加剂、水作为磷石膏道路基层混合料的原材料，将各类原材按确定的质量比进行离心式拌合，得到均匀致密的磷石膏基层混合料；
6、s3基层铺筑：将拌合均匀的混合料运输至施工现场，进行铺筑，铺筑完毕，进行养护，形成道路基层。
7、本发明通过以磷石膏、水泥、矿渣、骨料和外加剂、水作为原材拌和制备的磷石膏道路基层材料，可以有效保证道路基层的强度，提高道路的水稳定性及耐久性，相对于常规的水泥稳定碎石和c10低标号素混凝土相比，不仅大幅度降低了水泥的用量，而且实现了磷石膏固废物的回收利用，经济效益显著。
8、进一步地，步骤s1还包括安装施工模板：模板系统采用木模或者钢模，模板应有足够的强度、刚度及整体稳固性，施工前测量人员放出模板安装边线，采用钢钎打入地面进行固定，保证模板安装牢固，不得松动、跑模、下沉，拼缝严密不漏浆，模板内部保持清洁，模板顶部弹线标注基层顶面控制线。
9、进一步地，步骤s2中，所用磷石膏粒径为5-45μm，附着水(湿基)不大于12%，二水硫酸钙(干基)含量不小于90%。
10、进一步地，步骤s2中，所述水泥强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，细度以45μm方孔筛筛余表示，不小于5%；初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min；安定性采用沸煮法合格，化学要求(质量分数)烧失量不大于5%，so3不大于3.5%，mgo不大于5%，氯离子不大于0.06%；主要化学成分为 cao(64~67%)、sio2(20~23%)、al2o3(4~8%)、fe2o3(3~6%)；
11、所述矿渣为s95级粒化高炉矿渣粉，密度不小于2.8g/cm3，比表面积不小于400m2/kg，28天活性指数不小于95%，流动度比不小于95%，初凝时间比不大于200%，含水量不大于1%，so3(质量分数)不大于4%，烧失量不大于1%，不溶物(质量分数)不大于3%；主要化学成分为cao(34-36%)、sio2(34-36%)、al2o3(16-18%)、fe2o3(1~2%)。
12、进一步地，步骤s2中，所用骨料为碎石和砂的混合，所述碎石采用连续级配碎石，为粒径5-10mm的细碎石和粒径为10-20mm的粗碎石，质量比为3：7；砂采用机制细砂，粒径小于4.75mm；砂石比为0.2~0.3，以满足混合料的良好流动性。
13、更进一步地，步骤s2中，所述基层材料包括磷石膏、碎石、砂、水泥、矿渣和外加剂，质量比为40~50:30~41:8~10:1~4:3~9:0.2~0.7；水灰比4.5-7.5。
14、本发明通过严格控制磷石膏、水泥和矿粉的用量(质量比为40~50:1~4:3~9)，从而既可以保证所得道路基层的水稳定性和抗压强度，使道路基层的早期强度与后期强度得到有效协调，降低磷石膏中杂质对产品性能的影响，同时还能够提高道路基层的水稳性，防止其发生开裂。
15、进一步地，所述磷石膏和胶凝材料的质量比为4-6：1，控制钙矾石的形成，缓解材料的自收缩，防止道路开裂。
16、进一步地，步骤s2中，所述拌合为，首先将部分磷石膏和适量水混合均匀，形成第一混合料；将胶凝材料、余下的磷石膏、骨料、外加剂和剩余的水进行混合，形成第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，形成第三混合料。
17、更进一步，所述水和外加剂的计量采用粗精计量方式，双阶段配料，初期大流量保证效率，末期小流量保证精度，阀控截止，断流迅速；每立方米混合料用水250~350kg。
18、更进一步地，所述拌合采用强制式搅拌机进行拌和，该拌合方式不仅使得水泥矿渣均匀地分散在碎石和机制砂中，不易成团，能够有效改善路面因部分水泥矿渣不均匀而产生的集中裂缝情况；而且充分发挥水泥的碱激发特性，部分磷石膏参与水化作用，从而使矿渣的水化作用更加充分，三者充分搅拌结合，从而生成较高强度的水化胶凝物质，进而增强混合料的强度。
19、本发明以磷石膏、水泥、矿渣和砂石为基本原料，其中水泥水化形成的氢氧化钙和矿渣中的游离氧化铝和氧化硅反应得到硅酸钙与铝酸钙，这些胶凝产物进一步水化形成硅酸钙与水化铝酸钙，增强强度；砂石按照级配理论设计，不同骨料粒径进行搭配，形成具有最大摩擦力的紧密排列的多级空间骨架结构体系；由于磷石膏中caso4·2h2o超量，水化形成的水化硅酸钙凝胶包裹多级空间骨架结构中的骨料颗粒，而水化铝酸钙与磷石膏中的硫酸钙反应得到钙矾石，使得长棒状钙钒石晶体穿插其中，并互相搭界，形成一个稳定的结构，后期水化硅酸钙凝胶的晶化、粗化更增加了结构体稳定性，同时钙钒石晶体微膨胀可以进一步挤密结构体，后期仍然在生成的网状、团絮的水化硅酸钙凝胶，其具有较好弹塑性能和微孔性结构，则可以大大缓冲由于钙钒石晶体过度膨胀而可能产生的压力破坏，从而提高基层材料混合料的密实度和强度。
20、优选的，所述外加剂包括缓释剂和减水剂，占混合料总质量的0.3-0.4%。
21、所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述缓凝剂为柠檬酸；质量比为1:0.1-0.3；所述的缓释剂一方面可以激发矿渣粉的活性，促进水化产物的生成，另一方面控制水化的速度，延长水泥的凝结时间，适量的柠檬酸可以使材料的孔隙更加细小且分布均匀，有利于提高基层材料的密实性和耐久性；
22、优选的，所述外加剂还包括防开裂剂，所述防开裂剂为聚丙烯纤维；占外加剂质量的0.01-0.03%；所述聚丙烯纤维能够有效控制材料的收缩和温度变化引起的微裂缝，防止裂缝的发生及发展，大大改善材料的阻裂抗渗性和抗冲击能力，由于聚丙烯纤维具有良好的延展性，加入聚丙烯纤维后，聚丙烯纤维的桥联作用抑制裂缝的扩展及形成速度，从而提高材料的性能，达到防止开裂的效果。
23、进一步地，步骤s3中，混合料采用铺筑工艺，浇筑前，对下承层进行拉毛处理，模板内侧洒水湿润，铺筑时采用搅拌运输车自卸铺筑，每隔30米留置一道垂直于道路中线的横向聚氨酯胀缝板，胀缝板宽度20mm，另外人工辅助控制基层顶面高程及横纵坡坡率，铺筑完成后对表面进行整平拉毛处理，增加粗糙度。同时，铺筑时保证坍落扩展度550mm±50，扩展时间t500≥2s，进而有效保证道路基层的自密实性和抗压强度。
24、进一步地，步骤s3还包括养护、切缝、灌缝：基层铺筑完成，对表面两度喷洒高分子养护剂进行养护，初凝时喷洒第一度，待养护剂基本成膜后再在其垂直方向喷洒第二度，养护时间不少于7天，养护期间禁止车辆通行；终凝后，及时进行切缝与灌缝，每隔10米采用道路切割设备垂直于道路中线切一道横缩缝，缝宽5~8mm，深度不小于单层基层厚度的1/3，切缝后将缝内杂物清理干净，采用沥青油膏灌缝；预留的横向聚氨酯胀缝板，对其顶部胀缝进行清理深度2~3cm，然后用沥青油膏灌缝。
25、本发明通过控制道路基层材料各组分的用量，采用免碾压的浇筑工艺进行施工，从而可以有效保证水稳层的密实度及结构强度。
26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
27、1.本发明的道路基层材料，选用矿渣粉作为主要活性胶凝材料，水泥作为碱激发剂、少量磷石膏参与水化反应，形成复合改性胶凝材料，通过优化配合比设计，让复合改性胶凝材料、磷石膏、骨料、外加剂以及适量的水，强制离心拌和，形成一种流塑态、可充分水化、均匀致密的磷石膏基层材料用于道路基层建设。
28、2.本发明通过对胶凝材料进行改性处理，并严格磷石膏、水泥和矿渣粉的质量配比，不仅可以使矿渣粉的活性得到充分发挥而且可以有效抵消磷石膏中杂质对所得道路基层结构强度的影响，保证基层结构的早期和后期强度；而且通过使用较少量的水泥和复合外加剂，可以有效防止产品发生开裂。
29、3.本发明在混合料拌合中，采用强制搅拌工艺代替水稳料连续拌合工艺，确保混合料均匀，使水化产物充分生成；采用铺筑自密实工艺代替传统碾压工艺，提高道路基层的致密性和抗渗性。
30、4.本发明的施工方法具有性能可靠、工艺简单、经济性较好的特点，满足道路路基强度要求，可广泛应用于各等级道路基层，并起到快速消耗磷石膏,降低库存堆放压力的作用，达到资源化利用、转废为宝的效果。
1.一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s1还包括安装施工模板：模板系统采用木模或者刚模，模板应有足够的强度、刚度及整体稳固性，施工前测量人员放出模板安装边线，采用钢钎打入地面进行固定，保证模板安装牢固，不得松动、跑模、下沉，拼缝严密不漏浆，模板内部保持清洁，模板顶部弹线标注基层顶面控制线。
3.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s2中，所述磷石膏粒径为5-50μm，附着水(湿基)不大于12%，二水硫酸钙(干基)含量不小于90%。
4.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s2中，所述水泥强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，细度以45μm方孔筛筛余表示,不小于5%；初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min；安定性采用沸煮法合格，化学要求(质量分数)烧失量不大于5%，so3不大于3.5%，mgo不大于5%，氯离子不大于0.06%；
5.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s2中，所用骨料为碎石和砂的混合，所述碎石采用级配碎石，为粒径5-10mm的细碎石和粒径为10-20mm的粗碎石，质量比为3：7；所述砂采用机制细砂，粒径小于4.75mm；砂石比为0.2-0.3。
6.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s2中，所述磷石膏、碎石、砂、水泥、矿渣和外加剂的质量比为40~50:30~41:8~10:1~4:3~9:0.2~0.7；水灰比4.5-7.5。
7.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s2中，所述混合料的拌合为，将部分磷石膏和适量水混合均匀，形成第一混合料；将胶凝材料、余下的磷石膏、骨料、外加剂和剩余的水进行混合，形成第二混合料，将第一混合料和第二混合料混合，形成第三混合料。
8.根据权利要求6所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，所述拌合采用强制式搅拌机进行离心拌和。
9.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，铺筑前，对下承层进行拉毛处理，模板内侧洒水湿润，铺筑时采用搅拌运输车自卸浇筑，每隔30米留置一道垂直于道路中线的横向聚氨酯胀缝板，胀缝板厚20mm，另外人工辅助控制基层顶面高程及横纵坡坡率，铺筑完成后对表面进行整平拉毛处理，增加粗糙度。
10.根据权利要求1所述的一种免碾压自密实磷石膏基层道路施工方法，其特征在于，步骤s3还包括养护、切缝、灌缝：基层铺筑完成，对表面两度喷洒高分子养护剂进行养护，初凝时喷洒第一度，待养护剂基本成膜后再在其垂直方向喷洒第二度，养护时间不少于7天，养护期间禁止车辆通行；终凝后，及时进行切缝与灌缝，每隔10米采用道路切割设备垂直于道路中线切一道横缩缝，缝宽5-8mm，深度不小于单层基层厚度的1/3，切缝后将缝内杂物清理干净，采用沥青油膏灌缝；预留的横向聚氨酯胀缝板，对其顶部胀缝进行清理深度2-3cm，然后用沥青油膏灌缝。
