磷渣粉在路面混凝土工程中的应用探讨

周丽霞

（贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550003）

磷渣粉在路面混凝土工程中的应用探讨

周丽霞

（贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550003）

本文通过磷渣微细粉在路面工程中的应用，能较好改善混凝土的性能，验证掺用磷渣粉混凝土在公路水泥混凝土路面应用中的可靠性和可施性。

磷渣粉；混凝土性能；掺合料

磷渣粉就是磷渣用电炉法从磷矿石提取黄磷后排除的一种工业废渣，它是利用先进粉磨设备将磷渣磨细加工成微细粉体，通过改性后生产出一种高性能混凝土矿物掺合料。根据磷渣粉在混凝土应用中的研究成果，特别是混凝土掺入磷渣粉后对混凝土抗弯拉强度提高的结论，我校实验中心受某磷业有限公司委托，在某二级公路改造工程中，在当地交通局及施工方的大力支持下，以该工程项目为依托工程，施工桩号为K2+900～K2+960的路段作为磷渣粉混凝土路面试验段。试验段磷渣粉混凝土由某混凝土工程公司拌制,为了获得更具说服力的数据，我校实验中心于2014年1月17日对试验路段采用钻取芯样法，检测混凝土弯拉强度以及相应的混凝土抗压强度，取得实测混凝土相关强度指标数据，来验证磷渣粉混凝土在公路水泥混凝土路面应用中的可靠性和可施性。

一、试验路段磷渣微细粉混凝土所用原材料及配合比

（一）试验路段所用原材料

1.水泥——选用普通硅酸盐水泥（P.O42.5）；

2.矿物掺合料——选用某磷业有限公司生产的磷渣粉；

3.机制砂——选用试验路段当地料场机制山砂；

4.碎石——选用试验路段当地料场碎石，最大粒径37.5mm；连续级配，表观密度2700 kg/m3,堆积密度1470 kg/m3，空隙率46%，含泥量0.8%，针片状总含量3.3%，压碎值11.5%；

5.外加剂——选用某有限公司生产的RST-A高效泵送剂；

6.拌和水——采用自来水。

（二）设计混凝土配合比

1.试验路段混凝土配合比参数

所确定的磷渣粉混凝土配合比参数主要范围如下：

表1 磷渣粉混凝土配合比

胶凝材料用量：255～500kg/m3；磷渣粉掺量：20%～40%；水胶比：0.3～0.48；砂率：35%～55%；高效泵送剂掺量：2%～2.5%；混凝土容重：2400～2500 kg/m3；碎石最大粒径及级配要求：Dman=37.5mm、连续级配。

2.试验路段混凝土配合比

根据所确定的原材料，确定磷渣粉混凝土配合比（见表1）根据表1提供的混凝土配合比,混凝土性能，坍落度达到180～230mm,混凝土28天抗压强度达到45Mpa,弯拉强度达到5.5Mpa.

二、混凝土性能检测方法

（一）方法

1.采用国家标准，普通混凝土拌和物性能试验方法《GB/T50080-2002》测定拌和物的坍落度；

2.采用国家标准，普通混凝土力学性能试验方法《GB/T50081-2002》测定水泥混凝土试块的立方体抗压强度、水泥混凝土抗弯拉强度。

（二）拌和物的材料用量

表2 30升混凝土拌和物各材料用量

表3 配合后混凝土拌和物性能统计

表4 试验路段现场浇注混凝土拌和物的各项性能

由表3可以看出，配合后混凝土拌和物的各项性能指标7天、28天抗压强度和抗弯拉强度指标均达到并超过配合比设计对其指标的要求。

三、依托工程

该工程项目公路技术等级为二级以下公路，水泥混凝土路面的设计强度等级C35，抗弯拉设计强度fc=4.5。

从依托工程试验段现场浇注取样试验结果来看，掺磷渣粉混凝土的各项性能指标均达到或超过设计要求。

四、依托工程试验段现场钻芯检测方法

（一）检测依据

主要包括：《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）；《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2003）；《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）；《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03:88）；《钻取小芯样法检测山砂混凝土强度技术规程》（DB22/42-2004）等。

五、检测内容

（一）外观检查1.钻取芯样，选取圆柱体劈裂强度折算的弯拉强度进行综合评定；

2.钻取小芯样法检测山砂混凝土抗压强度；

（二）检测情况简述

芯样的钻取、加工及技术要求严格按上述规范进行。芯样试件与被检测的构件混凝土湿度基本一致的条件下进行芯样的抗压强度试验。

1.路面钻芯取样圆柱体劈裂强度计算式：fsp=2F/ πdm×Lm

在试验路段上取6个芯样，折算的混凝土弯拉强度按下列条件计算(二级及二级以下路面弯拉强度计算式)

石灰岩、花岗岩碎石混凝土：标准小梁弯拉强度（Mpa）

fc=1.868fsp0.871 fsp——标准试件劈裂强度（Mpa）合格判定：

平均弯拉强度 fcs＞1.1 frfr设计弯拉强度标准值(Mpa)

最小值 fmin＞0.85 fr

2.路面钻取小芯样检测混凝土立方体抗压强度。在试验路段钻取3个小芯样按单个构件混凝土抗压强度推定：

抗压芯样试件立方体抗压强度换算值按下式计算：

（以芯样试件混凝土立方体抗压强度换算值中的最小值作为构件混凝土立方体抗压强度标准值的界定值）

3.在试验段钻芯取样一组试件（三块）做混凝土芯样抗压强度。试验如下：

2013.4.6浇注砼，设计砼强度等级C35，2014.1.17取芯，2014.1.24试验，芯样外观完整、表面光滑、无离析现象，试件尺寸d×h（mm）分别为：74.2×74.5、74.3×75.2、74.3×75.1，自然状态养护，293天龄期破坏荷载（kN）分别为：175、185、180；抗压强度值（MPa）分别为40.5、42.7、41.5；强度换算值f ccor.（MPa）分别为：45.0、47.4、、46.1；最终强度代表值fcu,e为45.0MPa；换算强度平均值为46.2MPa

4.在试验段钻芯取样一组试件（六块）做混凝土芯样劈裂抗拉强度。试验如下：

同样2014.1.17取芯，设计砼弯拉强度标准值4.5Mpa，2014.1.24试验，试件尺寸dm×Lm（mm）分别为：150×220、150×201、150×177、150×162、150×138、150×125；自然状态养护，293天龄期破坏荷载（kN）分别为：240.0、145.7、183.4、148.0、151.0、161.5；劈裂强度（MPa）分别为：4.63、3.10、4.40、3.88、4.65、5.49；标准砼小梁弯拉强度（MPa）分别为7.5、5.0、7.2、6.3、7.6、8.9；弯拉强度平均值fcs为7.1MPa。

六、检测结果

1.试验段路面全长60米，单幅。混凝土为商品混凝土公司工厂拌制运输至现场一次性连续浇注，混凝土施工工作性良好，捣实后混凝土表面含砂丰富，随捣随抹平整，一次成型。2013年4月6日混凝土浇注至2014年1月17日现场外观检查，路面板块表面坚固、无脱皮、印痕、裂纹和缺边掉角等现象，外观质量评定是合格的。

2.根据《DB22/42-2004》规程评定，磷渣粉混凝土实测抗压强度最小值（小芯样混凝土立方体抗压强度换算强度值中的最小值，即推定值fcu.e）为45.0Mpa，达到设计强度等级的129%，评定是合格的。

3.根据《JTGF30-2003》公路水泥砼路面施工技术规范和《JTG F80/1-2004》公路工程质量检验评定标准评定:平均弯拉强度fcs=7.1Mpa＞1.10fr=4.95Mpa；

单块弯拉强度最小值fmin=5.0Mpa＞0.85fr=3.83Mpa,评定是合格的。

4.抗折/抗压比值:平均值比值7.1/46.2=15.4%;最小值比值5.0/45.0=11.1%.

七、结语

（一）磷渣粉按比例替代水泥掺入混凝土中，不仅节约成本，变废为宝，还能达到保护环境，降低能耗的目的。同时，磷渣粉掺入也使混凝土的需水量减少了，特别是对混凝土还有减少泌水量和降低坍落度损失的效应，可获得良好的施工工作性。

（二）磷渣粉的掺入，可使抗折/抗压比值得到较大的提高。从芯样劈裂后劈裂结合面观察证实，硬化混凝土内砂浆与粗骨料颗粒黏结牢固紧密，粗骨料颗粒均为剪切破裂，使混凝土弯拉强度得到了提高。路面混凝土其他技术指标也得到增强，如抗磨性、抗冻性等。

（三）现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）在粉煤灰及其他掺合料说明中表明。磨细矿渣本身具有自硬化能力、水化反应速度较快的特点。在我国磨细矿渣是很少用于路面的，但经过上述试验，绝大多数是可以用于路面、桥面混凝土配制的。现行规范（JTGF30-2003）编入硅灰、磨细矿渣的目的也表明硅灰、磨细矿渣和高质量粉煤灰是工程应用中制作高性能混凝土的必备原材料，掺用磷渣微粉后的混凝土具有抗渗性、耐久性好和体积稳定性优良等优点，作为路面和桥面是可以积极使用的。

[1]交通部公路科学研究所.公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部.公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30-2003）[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3]交通部.公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTGE30-2005）[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]交通部.公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

TU

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1673-0046（2016）9-0188-02