磷石膏替代粗/细集料的基层路用性能研究

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0247

摘要/Abstract

摘要：

为探究磷石膏在路面基层材料中的资源化利用，本文通过基础力学、冻融及干湿循环、干缩、膨胀及污染物浸出试验等，对磷石膏复合稳定碎石基层（磷石膏粉料代替细集料）与磷石膏人造集料基层（人造集料代替粗集料）的路用安全性能开展对比研究。结果表明，两种材料的力学性能均满足路用要求，磷石膏人造集料基层因人造集料筒压强度低、压碎值与软石含量高，360 d无侧限抗压强度较磷石膏复合稳定碎石基层低6.12 MPa。两种材料的抗冻性能、水稳定性能相近，但干缩性能差异显著，磷石膏复合稳定碎石基层呈微膨胀特性，60 d干缩系数为-0.13×10^-6 με/%，而磷石膏人造集料基层收缩明显，干缩系数达195.42×10^-6 με/%，干湿环境下性能衰减更显著。体积稳定性方面，磷石膏人造集料基层几乎不膨胀，累计膨胀率仅0.03%，磷石膏复合稳定碎石基层因钙矾石生成，累计膨胀率为0.35%，二者性能差异由钙矾石、C-S-H凝胶及结构密实度不同所致。两种材料中的总磷、氟化物浸出浓度均满足现行地表水Ⅲ类标准。

关键词: 磷石膏, 人造集料, 路面基层, 路用性能, 污染物浸出检测

Abstract:

To explore the resource utilization of phosphogypsum in road base materials， this study conducted basic mechanical tests， freeze-thaw and dry-wet cycle tests， dry shrinkage tests， expansion tests and pollutant leaching tests. A comparative study was performed on the road performance of two base layers： phosphogypsum composite stabilized crushed stone base （phosphogypsum powder replacing fine aggregate） and phosphogypsum artificial aggregate base （phosphogypsum artificial aggregate replacing coarse aggregate）. The results show that both materials meet the mechanical requirements for road application. Due to the low cylinder compressive strength， high crushing value and high soft stone content of artificial aggregate， the 360 d unconfined compressive strength of phosphogypsum artificial aggregate base is 6.12 MPa lower than that of the phosphogypsum composite stabilized crushed stone base. The two materials have comparable frost resistance and water stability， but present significant differences in dry shrinkage behavior. The phosphogypsum composite stabilized crushed stone base exhibits slight expansion with a 60 d dry shrinkage coefficient of -0.13×10^-6 με/%， while the phosphogypsum artificial aggregate base suffers severe dry shrinkage with a coefficient of 195.42×10^-6 με/% and more obvious performance degradation under dry-wet alternating conditions.In terms of volume stability， the phosphogypsum artificial aggregate base barely expands with a cumulative expansion rate of only 0.03%， while the phosphogypsum composite stabilized crushed stone base reaches 0.35% owing to ettringite formation. The property differences are mainly attributed to the various content of ettringite， C-S-H gel and structural compactness. Furthermore， the leaching concentrations of total phosphorus and fluoride of the two materials fully comply with the current class Ⅲ standard for surface water.

Key words: phosphogypsum, artificial aggregate, road base, road performance, pollutant leaching test

中图分类号:

U414

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图/表 16

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Condensation time /min		Compressive strength/MPa		Flexural strength/MPa
Initial coagulation	Final coagulation	3 d	28 d	3 d	28 d
193.0	254.0	26.6	49.8	6.6	9.3

Condensation time /min		Compressive strength/MPa		Flexural strength/MPa
Initial coagulation	Final coagulation	3 d	28 d	3 d	28 d
193.0	254.0	26.6	49.8	6.6	9.3

Index		Specification requirement	Assay result	Test procedure
Specific surface area/（m²·kg^-1）		≥400	489	GB/T 18046—2017
Activity index/%	7 d	≥70	89
Activity index/%	28 d	≥95	102

Index		Specification requirement	Assay result	Test procedure
Specific surface area/（m²·kg^-1）		≥400	489	GB/T 18046—2017
Activity index/%	7 d	≥70	89
Activity index/%	28 d	≥95	102

Type	Density/（g·cm^-3）	Water absorption/%	Soft stone content/%	Cylinder compressive strength/MPa	Crushing value/%	Boiling mass loss/%
Phosphogypsum artificial aggregate	1.58	18.32	14.49	5.82	42.14	4.62
Crushed stone	2.76	1.34	1.39	15.96	18.64	0.89