石名磊,田新濤,王華進(jìn),余昌運(yùn),杜旭陽,張瑞坤

(1.東南大學(xué) 交通學(xué)院,南京 210096; 2.江蘇華寧工程咨詢有限公司,南京 210096)

0 引 言

赤泥(Red Mud,RM)是工業(yè)制備氧化鋁過程中產(chǎn)生的大宗堿性固體廢物。每生產(chǎn)1 t氧化鋁,約產(chǎn)生1.5 t赤泥[1]。隨著我國(guó)制鋁行業(yè)的發(fā)展,赤泥存量不斷增加,但僅有4%的綜合利用率[2-3]。露天堆置的赤泥,不僅占據(jù)了大量的土地資源,其堿性特征還會(huì)存在污染土壤、空氣、地下水等的風(fēng)險(xiǎn)[4]。目前,赤泥的利用主要通過提取稀有金屬[5]、生產(chǎn)建材[6]以及改良特殊土[7]等。限于技術(shù)的發(fā)展,上述措施并未大規(guī)模采用,堆積如山的赤泥對(duì)環(huán)境的影響依然嚴(yán)峻。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)赤泥路用可行性進(jìn)行了研究。Sutar[8]和Deelwal[9]基于赤泥工程性質(zhì),研究了赤泥用作道路填料的可行性,結(jié)果表明:純赤泥強(qiáng)度低,應(yīng)根據(jù)赤泥特性添加固化劑提升其強(qiáng)度和耐久性。不同固化劑對(duì)赤泥的激發(fā)效果不同,采用石灰、?；郀t礦渣、鍛燒石灰粉、粉煤灰分別固化赤泥后,石灰固化赤泥的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(Unconfined Compressive Strength,UCS)最高,其次是煅燒石灰粉、粒化高爐礦渣,最后是粉煤灰固化赤泥。在固化劑摻量適宜時(shí),上述固化赤泥用于路基填料是可行的[10-13]。李辰[14]以水泥、石灰、磷石膏作為主要固化劑對(duì)固化赤泥用作路基填料進(jìn)行了室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:固化劑摻量是改良赤泥性能的重要指標(biāo),且混合固化效果優(yōu)于單摻水泥固化。

赤泥中摻入磷石膏、脫堿劑能夠降低赤泥堿性對(duì)環(huán)境的危害[15],但是磷石膏只有與石灰、水泥、粉煤灰等結(jié)合料協(xié)同固化時(shí)效果才明顯[16]。Deelwal等[17]研究了石灰-磷石膏固化赤泥的工程性能,雙摻8%石灰和1%磷石膏的固化赤泥相比單摻石灰時(shí),7 d UCS增長(zhǎng)18%、CBR(California Bearing Ratio)增長(zhǎng)4.11%。在路用基層方面:Zhang等[18]采用m赤泥∶m石灰∶m粉煤灰=70∶7.5∶22.5的路用最優(yōu)配比,固化赤泥7 d的UCS滿足高速公路和一級(jí)公路基層的強(qiáng)度要求,赤泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為80%和90%時(shí),基本滿足二級(jí)及二級(jí)以下公路基層的要求。劉曉明等[19]以拜耳法赤泥、煤矸石和粉煤灰等工業(yè)固廢材料,制備了一種赤泥和煤矸石摻量占比為75%的新型道路基層材料,7 d的UCS達(dá)到6 MPa以上,但是干濕和凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失較高,達(dá)到30.89%。

以上研究對(duì)固化赤泥用于路基填料可行性進(jìn)行了詳細(xì)探討,但是道路基層強(qiáng)度和耐久性要高于路基填料的要求;拜耳法赤泥顆粒細(xì)、活性低,往往需要較高固化劑,激發(fā)效果才明顯;采用煤矸石、粉煤灰等工業(yè)固廢材料,制備的道路基層材料,難以滿足路用耐久性要求;磷石膏能夠促進(jìn)堿激發(fā)劑與赤泥的水化反應(yīng)使得固化赤泥強(qiáng)度增長(zhǎng),但摻量過高,生成的鈣礬石(AFt)具有體積膨脹性[20],影響其固化性能。目前,以磷石膏固化赤泥應(yīng)用在道路基層填料的研究鮮有涉及,其作用機(jī)制尚不清晰。

基于此,本文選用水泥、石灰等堿激發(fā)劑,以磷石膏作為硫激發(fā)劑協(xié)同固化赤泥,設(shè)計(jì)配合比試驗(yàn),研究固化劑配合比對(duì)固化赤泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗劈裂、抗回彈變形等力學(xué)性能和干濕、凍融耐久性能的影響,探究其用作路用基層的可行性。并結(jié)合壓汞試驗(yàn)從微觀角度解釋磷石膏的固化作用機(jī)制。綜合試驗(yàn)結(jié)果,提出固化赤泥路用基層的適宜配合比,為赤泥應(yīng)用于公路工程建設(shè)和大規(guī)模消納提供依據(jù)和具體指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所選用赤泥取自山東濱州赤泥堆場(chǎng),原狀風(fēng)干赤泥外觀呈紅色團(tuán)塊狀,pH值為10.29,根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG 3430—2020)[21]進(jìn)行相關(guān)土工試驗(yàn),得到赤泥主要物理指標(biāo)如表1所示。試驗(yàn)采用P·O 42.5普通硅酸鹽水泥,熟石灰(CaO占比93%),磷石膏(pH=3.57)等常見粉末狀固化劑材料。X射線熒光光譜儀揭示試驗(yàn)材料的化學(xué)組成成分如表2所示。

表1 赤泥物理指標(biāo)Table1 Physical indicators of red mud

表2 試驗(yàn)材料主要化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Mass fraction of main chemical components of test materials

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以無側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo),設(shè)計(jì)水泥、水泥-石灰和磷石膏等固化劑摻量變化的3組優(yōu)選試驗(yàn),優(yōu)選出滿足路用基層強(qiáng)度的適宜配合比。第一組優(yōu)選試驗(yàn)僅添加水泥;第二組優(yōu)選試驗(yàn)采用石灰替換部分水泥;第三組采用優(yōu)選水泥-石灰配合比,摻入磷石膏。在此基礎(chǔ)上,開展磷石膏配合比變化對(duì)固化赤泥抗劈裂、抗回彈變形和抗干濕、凍融循環(huán)等路用性能試驗(yàn)研究。

1.3 試驗(yàn)方法

(1)試樣制備和養(yǎng)護(hù)。根據(jù)試樣的最大干密度、最佳含水率,取壓實(shí)度為96%,依據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E51—2009)[22],分別制備無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(Φ50 mm×H50 mm)、劈裂強(qiáng)度(Φ100 mm×H100 mm)、回彈模量(模具內(nèi)徑Φ152 mm×H170 mm)試樣。試樣脫模稱重、量高后放入塑封袋中,移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(溫度20±2 ℃,濕度≥95%),無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試樣分別養(yǎng)護(hù)7、14、28 d,劈裂強(qiáng)度試樣分別養(yǎng)護(hù)7、28 d,抗回彈試驗(yàn)試樣分別養(yǎng)護(hù)28、90 d。

(2)力學(xué)性能。以無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗回彈模量評(píng)價(jià)固化赤泥路用基層的力學(xué)性能。依據(jù)規(guī)范[22]開展上述試驗(yàn)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用CBR-2型承載比試驗(yàn)儀,加載速率控制1 mm/min;劈裂強(qiáng)度和抗回彈試驗(yàn)仍采用上述儀器,外加壓條寬度為12.7 mm,弧面半徑為50 mm的劈裂夾具;抗回彈試驗(yàn)采用頂面法,外加承載板、千分表、量表支桿等部件。

(3)耐久性能。以干濕和凍融循環(huán)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)固化赤泥路用基層的耐久性能。干濕和凍融循環(huán)試驗(yàn),取標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d圓柱形試樣,依據(jù)規(guī)范[22],試驗(yàn)前測(cè)得樣本質(zhì)量并編號(hào),將試樣分為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)組和循環(huán)試樣組,每組采用3個(gè)平行試樣,循環(huán)試樣標(biāo)注為質(zhì)量變化測(cè)試樣。1個(gè)干濕循環(huán)包括40 ℃烘箱烘干16 h,而后取出試樣,稱重后,常溫冷卻30 min,浸入水槽,泡水8 h;1個(gè)凍融循環(huán)包括凍結(jié)16 h,稱重后移入20 ℃水槽8 h。完成1次循環(huán)后測(cè)定試樣質(zhì)量和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,同時(shí)取出一組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)組,測(cè)定質(zhì)量和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,將其強(qiáng)度作為基準(zhǔn)值,當(dāng)達(dá)到干濕/凍融所需的循環(huán)次數(shù),試驗(yàn)結(jié)束。干濕、凍融循環(huán)作用下,強(qiáng)度損失指標(biāo)BDR,試樣質(zhì)量變化率Wn可采用式(1)和式(2)計(jì)算,即

BDR=(RDC/RC)×100%。

(1)

式中:BDR為經(jīng)n次干濕/凍融循環(huán)后試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率(%);RDC為n次干濕/凍融循環(huán)后試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(MPa);RC為對(duì)比試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(MPa);RDC、RC均為一組(3個(gè))試樣抗壓強(qiáng)度的平均值。

Wn=(m0-mn)/m0×100%。

(2)

式中:Wn為經(jīng)n次干濕/凍融循環(huán)后試件的試件質(zhì)量變化率(%);mn為n次干濕/凍融循環(huán)后試件的質(zhì)量(g);m0為循環(huán)試驗(yàn)前試件的質(zhì)量(g)。

(4)壓汞試驗(yàn)。取無側(cè)限抗壓強(qiáng)度破碎試樣中間部分,斷面大小為約5 mm×5 mm×3 mm(長(zhǎng)×寬×高),采用壓汞試驗(yàn)研究固化試樣孔隙結(jié)構(gòu)變化。本研究所采用的試驗(yàn)儀器如圖1所示。

圖1 本研究所用試驗(yàn)儀器Fig.1 Test instruments

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

第一組試驗(yàn)僅添加水泥(以下簡(jiǎn)稱PC),摻量分別為3%、5%、7%和10%,以純赤泥(RM)作為對(duì)照;第二組試驗(yàn)在第一組基礎(chǔ)上,采用一定量石灰(以下簡(jiǎn)稱LM)替換水泥,控制PC-LM摻入總量10%,LM摻量分別為0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%。

圖2(a)和圖2(b)為PC和PC-LM組合摻量、養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)固化赤泥無側(cè)限抗壓的影響關(guān)系。觀察圖像可知,水泥-石灰堿激發(fā)作用下,赤泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)效果顯著。采用LM替換部分水泥,7 d浸水條件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均未達(dá)到3 MPa,7～14 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均增長(zhǎng)85%,14、28 d固化試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別平均達(dá)到4.21、4.07 MPa。LM摻量提升,7 d試樣強(qiáng)度先增加,當(dāng)摻量超過2%時(shí),無側(cè)限抗壓強(qiáng)度開始降低。這是因?yàn)槭焓?Ca(OH)2)能夠提供Ca2+和OH-,促進(jìn)水泥水化產(chǎn)物生成,同時(shí)多余的Ca2+與赤泥發(fā)生反應(yīng),改善了赤泥的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和變形特征[20],石灰摻量過高,抑制了水泥礦物的水化和凝結(jié)反應(yīng),試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度開始降低[23]。故選取8%PC∶2%LM組合摻量作為優(yōu)選配合比。

圖2 固化劑和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)固化赤泥UCS的影響Fig.2 Effects of curing agent and curing age on unconfined compressive strength of solidified red mud

第三組試驗(yàn)通過PC摻量∶LM摻量為8%∶2%,磷石膏 (以下簡(jiǎn)稱PG) 摻量分別提升2%、5%、8%、10%。圖2(c)為PG摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)固化赤泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響。由圖2(c)可知,PG對(duì)固化赤泥早期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)有明顯改善,7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均在3 MPa以上,滿足路面基層強(qiáng)度要求[24]。PG摻量提高,試樣強(qiáng)度先增加后降低,5%PG摻量固化赤泥7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大,為5.07 MPa;其次為2%PG摻量固化赤泥,7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.18 MPa。5%PG摻量固化赤泥7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度相較于10%PC、雙摻8%PC和2%LM固化赤泥7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別增長(zhǎng)68.4%,90.6%;PG摻量>8%,7 d 浸水強(qiáng)度降低;齡期增加,8%和10%PG的28 d固化試樣強(qiáng)度有所增長(zhǎng)。優(yōu)選出7 d強(qiáng)度最高的3組配合比(mPC∶mLM= 8%∶2%,PG摻量2%、5%、8%),開展路用試驗(yàn)研究。

2.2 劈裂和抗回彈性能試驗(yàn)

2.2.1 劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

劈裂強(qiáng)度是評(píng)價(jià)半剛性基層材料力學(xué)性能的主要指標(biāo)之一。本組試驗(yàn)在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度優(yōu)選試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選擇PC摻量∶LM摻量為 8%∶2%,PG摻量分別為2%、5%、8%,赤泥用量為100%,以單摻10%PC固化赤泥為對(duì)照,開展劈裂強(qiáng)度試驗(yàn),測(cè)得7 d和28 d固化試樣劈裂強(qiáng)度如圖3所示。

從圖3可知,固化赤泥劈裂強(qiáng)度隨著PG摻量的增加,先升高后降低。7 d齡期浸水條件下,5%PG摻量固化赤泥劈裂強(qiáng)度最高,達(dá)到0.178 MPa,8%PG摻量情況下劈裂強(qiáng)度最低,為0.108 MPa,10%PC摻量的固化赤泥劈裂強(qiáng)度為0.157 MPa。隨著齡期的增加,28 d浸水條件下,摻入PG后的固化赤泥劈裂強(qiáng)度相較于7 d齡期均有所增大,增長(zhǎng)范圍在22%～64%之間,5%PG情況下劈裂強(qiáng)度最大,為0.292 MPa,其次是2%PG摻量時(shí),劈裂強(qiáng)度為0.256 MPa。摻入≤5%PG能夠提高固化赤泥的間接抗拉強(qiáng)度。

2.2.2 抗壓回彈模量試驗(yàn)結(jié)果

抗壓回彈模量能夠表征道路基層的抗變形能力。選擇PC摻量∶LM摻量為8%∶2%,PG摻量分別為2%、5%、8%,以單摻10%PC固化赤泥作為對(duì)照組,開展抗壓回彈模量試驗(yàn),測(cè)得養(yǎng)護(hù)齡期28、90 d固化試樣抗壓回彈模量結(jié)果如圖4所示。

圖4 PG摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)固化赤泥抗壓回彈模量的影響Fig.4 Effects of PG content and age on compressive elastic modulus of solidified red mud

由圖4可知,摻入2%PG和5%PG的固化赤泥抗壓回彈性能優(yōu)于水泥固化赤泥,28 d浸水條件下,抗壓回彈模量相比水泥固化試樣分別增長(zhǎng)了16.4%、29.9%。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng),固化赤泥抗壓回彈模量均增大。

養(yǎng)護(hù)齡期90 d時(shí),摻入2%PG和5%PG的固化赤泥較28 d約增長(zhǎng)了29.4%;8%PG的固化赤泥回彈模量增幅較大,相較28 d齡期試樣增長(zhǎng)了122.2%。8%PG的固化赤泥養(yǎng)護(hù)28 d后,浸水過程中產(chǎn)生較多裂縫,抗壓回彈性能大幅降低,相比對(duì)照組降低了153%。可見,摻入不超過5%PG能一定程度增強(qiáng)固化赤泥的抗壓性能。文獻(xiàn)[18]制備的二灰(m赤泥∶m石灰∶m粉煤灰=70∶7.5∶22.5)固化赤泥28 d抗壓回彈模量為1 151 MPa,與2%PG摻量28 d固化赤泥的1 020 MPa相差不大,且本文所用固化劑摻量較少,兼具經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 干濕和凍融循環(huán)

由于不同地區(qū)氣候和環(huán)境條件多變,道路基層需要滿足一定的耐久性能。選擇固化劑配合比mPC∶mLM= 8%∶2%,PG摻量分別為2%、5%、8%,研究干濕和凍融循環(huán)作用對(duì)固化赤泥路用基層耐久性能的影響。圖5為PG摻量和干濕、凍融循環(huán)等級(jí)與固化赤泥質(zhì)量損失率Wn的影響關(guān)系。

圖5 PG摻量和干濕、凍融循環(huán)等級(jí)對(duì)固化赤泥質(zhì)量損失率的影響關(guān)系Fig.5 Mass loss rate of solidified red mud as affected by PG content and dry-wet freeze-thaw cycle level

從圖5可知,干濕和凍融循環(huán)作用下,固化試樣質(zhì)量損失率隨著循環(huán)級(jí)數(shù)增加、PG摻量提升而不斷增大。8%PG摻量在5級(jí)干濕和凍融循環(huán)下質(zhì)量損失率最高,分別達(dá)到4.9%、5.1%;2%PG摻量時(shí)質(zhì)量損失率最低,分別為0.63%、2.02%。一級(jí)循環(huán)作用后試樣質(zhì)量損失變化幅度最大,最高增長(zhǎng)了3%,在隨后級(jí)數(shù)增長(zhǎng)情況下,變化幅度減小。其中,2%PG摻量固化赤泥隨著循環(huán)等級(jí)的增加,質(zhì)量損失逐漸趨于穩(wěn)定。

圖6為PG摻量分別為2%、5%、8%干濕和凍融循環(huán)等級(jí)與固化赤泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、強(qiáng)度損失率BDR的影響關(guān)系。由圖6可知,固化試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著干濕和凍融循環(huán)級(jí)數(shù)的增加而降低,干濕循環(huán)相較于凍融影響更為不利。5級(jí)干濕循環(huán)后,僅2%PG摻量的固化赤泥強(qiáng)度能夠滿足道路基層強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn);5級(jí)凍融循環(huán)后,5%PG固化赤泥強(qiáng)度雖滿足要求,但試樣表面產(chǎn)生微裂縫,不利于工程實(shí)踐。固化赤泥BDR隨著循環(huán)級(jí)數(shù)、PG摻量增加而減小。5級(jí)循環(huán)后,8%PG固化赤泥BDR達(dá)到最小值,干濕和凍融條件分別為35.1%、54.82%。2%PG固化赤泥受干濕和凍融循環(huán)作用影響較小,BDR變化主要與3級(jí)循環(huán)以后影響相關(guān),5級(jí)循環(huán)后BDR均在80%以上。PG摻量對(duì)固化赤泥強(qiáng)度穩(wěn)定影響顯著,摻量過高會(huì)帶來不利影響,這是因?yàn)檫^多的磷石膏使得反應(yīng)產(chǎn)生的鈣礬石積聚,導(dǎo)致試樣產(chǎn)生體積膨脹,微觀裂縫增多[20],固化赤泥強(qiáng)度劣化。Mukiza等[25]認(rèn)為,若耐久性試驗(yàn)后BDR>70%可滿足安全與穩(wěn)定要求,摻入2%PG的固化赤泥,5級(jí)干濕和凍融循環(huán)后,試樣完整,質(zhì)量損失率較小,且趨于穩(wěn)定,強(qiáng)度損失指標(biāo)BDR均在80%以上,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均在3 MPa以上,具有較好的抗干濕和抗凍性能,且所用混合固化劑摻量較少,兼具經(jīng)濟(jì)效益。

圖6 干濕和凍融循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Results of dry-wet and freeze-thaw cyclic test

2.4 壓汞試驗(yàn)

掃描電鏡揭示磷石膏反應(yīng)生成的鈣礬石晶體能有效填充孔隙[26-27],但是過多鈣礬石會(huì)造成體積膨脹,固化赤泥性能劣化。采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度破碎試樣,進(jìn)行壓汞試驗(yàn),為詳盡觀察固化劑摻入后固化赤泥孔隙特征及孔隙填充情況,在累計(jì)進(jìn)汞量曲線的基礎(chǔ)上,繪制了固化赤泥孔隙體積分布圖,見圖7。

圖7 孔隙體積分布Fig.7 Pore volume distribution

分析圖7,固化赤泥孔隙以微孔隙為主(0.01～0.1 μm),約占總孔隙的60%左右。PG摻入使得小孔隙(0.1～1 μm)占比變化明顯,5%PG摻入的水泥-石灰-磷石膏固化赤泥的小孔隙占比為19.7%,相較水泥、水泥-石灰固化赤泥,分別增長(zhǎng)了101%、137%。由圖7(b)可知,隨著PG摻量提升,小孔隙(0.1～1 μm)占比降低,中孔隙(1～10 μm)占比增大。2%PG摻量固化赤泥小孔隙(0.1～1 μm)占比為25.74%,相比5%PG和8%PG的試樣,分別提升了30.7%、41%。2%PG摻量固化赤泥中孔隙(1～10 μm)占比為2.24%,相比5%PG和8%PG試樣,分別降低了313%和576%。壓汞試驗(yàn)表明,磷石膏參與反應(yīng)生成的鈣礬石填充孔隙(0.1～1 μm),使得固化赤泥結(jié)構(gòu)致密,強(qiáng)度性能增強(qiáng),從微觀方面揭示了磷石膏摻入后固化赤泥強(qiáng)度和抗收縮變形性能提升的原因。PG摻量增加,過量鈣礬石使得固化赤泥體積膨脹,產(chǎn)生微裂縫孔隙(1～10 μm),強(qiáng)度性能劣化。

3 結(jié) 論

本文通過開展磷石膏堿激發(fā)作用水泥-石灰固化赤泥力學(xué)和耐久性能的室內(nèi)試驗(yàn),研究了其路用基層的可行性,并通過壓汞試驗(yàn)揭示了磷石膏作用機(jī)制。主要結(jié)論如下:

(1)以水泥-石灰-磷石膏制備的固化劑對(duì)赤泥激發(fā)效果好,所需摻量較少,且兼具經(jīng)濟(jì)效益。

(2)m水泥∶m石灰∶m磷石膏=8∶2∶2配比制備的固化赤泥具有良好力學(xué)性能,7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.18 MPa,28 d劈裂強(qiáng)度為0.256 MPa,28 d回彈模量為1 020 MPa,其用作道路基層是可行的。

(3)固化赤泥中磷石膏摻量2%時(shí),5級(jí)干濕和凍融循環(huán)后,試樣完整,質(zhì)量損失率較小,且趨于穩(wěn)定,強(qiáng)度損失指標(biāo)BDR均在80%以上,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均在3 MPa以上,具有良好的耐久性能,且混合固化劑摻量較少,兼具經(jīng)濟(jì)效益。

(4)壓汞試驗(yàn)揭示了磷石膏反應(yīng)產(chǎn)生的鈣礬石,通過填充孔隙(0.1～1 μm),增強(qiáng)固化赤泥強(qiáng)度,過量鈣礬石導(dǎo)致固化赤泥體積膨脹,產(chǎn)生微裂縫孔隙(1～10 μm),強(qiáng)度性能劣化。

(5)綜合固化赤泥性能試驗(yàn)結(jié)果,使用m赤泥∶m水泥∶m石灰∶m磷石膏=100∶8∶2∶2配合比制備的固化赤泥替代傳統(tǒng)路面基層材料是可行的,拓寬了赤泥綜合利用的途徑。