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【技術(shù)革新類】二等獎： 磷石膏在公路路面基層中的研究與應(yīng)用
2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎已經(jīng)啟動，歡迎業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位及從業(yè)人員，持續(xù)關(guān)注協(xié)會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關(guān)信息。
2020年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會
混凝土科學(xué)技術(shù)獎?技術(shù)革新類
獲獎項目展示
2020年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會混凝土科學(xué)技術(shù)獎工作于2020年6月啟動，至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目61項。經(jīng)過專家評審委員會的初評及終評，共計39個項目獲獎，包括一等獎2項、二等獎15項、三等獎22項，其中“科技進(jìn)步類”13項、“基礎(chǔ)理論類”2項、“技術(shù)革新類”24項。
二等獎項目：磷石膏在公路路面基層中的研究與應(yīng)用
磷石膏是化工企業(yè)用硫酸分解磷礦、萃取磷酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，制取1噸磷酸會產(chǎn)生約5噸磷石膏。宜昌地區(qū)磷礦石資源豐富，磷化工企業(yè)較多，對工業(yè)固廢磷石膏的處理方式通常采取山谷筑壩堆放，通過建立管道收集回收水循環(huán)使用以降低氟、磷污染。由于長期得不到消納處置，磷石膏堆場占用了大量土地，隨著堆存高度越高則向地下水滲透的風(fēng)險越大。
為提高磷石膏綜合利用的附加值，實(shí)現(xiàn)磷石膏大量消納，項目完成單位開展了磷石膏在公路路面基層中的研究。在粉磨后的磷石膏中，摻入適量的CaO進(jìn)行改性陳化處理，然后與礦粉、堿性激發(fā)劑、碎石、石屑和水按照一定比例投入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，制備出一種磷石膏水泥級配碎石穩(wěn)定新型材料。
建成后的夷陵區(qū)銀鈴冷鏈路工程項目
1.材料創(chuàng)新
采用“包裹技術(shù)”原理，構(gòu)建磷石膏-礦渣粉-堿性激發(fā)劑的膠凝材料體系，將磷石膏膠凝材料由氣硬性膠凝材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗残阅z凝材料。首先采用中和改性方法對原狀磷石膏進(jìn)行預(yù)處理形成改性磷石膏，消解磷石膏中的緩凝因子（水溶性磷、水溶性氟和殘留的絮凝劑），然后在攪拌機(jī)中與礦渣粉、堿性激發(fā)劑及砂石等集料充分?jǐn)嚢韬筮_(dá)到合適的堿度條件，充分激發(fā)礦渣粉的水化反應(yīng)，生成能互相搭接、相互攀附的由針狀、棒狀的鈣礬石和箔片狀、纖維狀的C-S-H凝膠水化產(chǎn)物構(gòu)成的三維密實(shí)空間，牢固地將物料體系中剩余磷石膏和砂、石等物料結(jié)合成一個密實(shí)度和強(qiáng)度都逐漸增強(qiáng)的整體，從而實(shí)現(xiàn)磷石膏大摻量的方式制備磷石膏礦渣水泥替代普通水泥用于公路基層。
2. 固廢資源化利用技術(shù)創(chuàng)新
磷石膏礦渣水泥的組成成分中，磷石膏占45%-55%，礦渣粉同屬工業(yè)固廢，堿性激發(fā)劑可采用鋼渣，配合硅酸鹽水泥熟料或石灰，可消納三種固廢，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本、高附加值的固廢資源化利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
3.工程應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新
本項目技術(shù)應(yīng)用，將級配碎石層7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高到5~9MPa，高于水泥穩(wěn)定碎石層的2.5MPa。本項目級配碎石層配制施工方法簡單，無需大批專業(yè)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)。
鋪設(shè)磷石膏礦渣水泥穩(wěn)定層
磷石膏礦渣水泥穩(wěn)定層碾壓壓
本成果已經(jīng)成功應(yīng)用于以下三個公路項目中：
2018年1月完成了三峽昌耀管廊建設(shè)有限公司廠內(nèi)內(nèi)道路試驗段的鋪設(shè)，該路段全場148米，寬6米，其中水穩(wěn)層寬7米，設(shè)計磷石膏穩(wěn)定層共兩層，下基層和上基層，每層18cm厚，上基層的七天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.5MPa，下基層的七天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為5.5MPa，道路路況良好，未出現(xiàn)道路開裂等質(zhì)量問題。
本項目技術(shù)應(yīng)用到龍泉鎮(zhèn)柏臨河大道的路基穩(wěn)定層中，截止2019年6月18日，已施工完成2.13km，共消耗磷石膏0.9萬噸，道路穩(wěn)定層鉆芯取樣強(qiáng)度檢測結(jié)果為16MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足道路強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，未出現(xiàn)開裂等質(zhì)量問題。
2019年7月應(yīng)用到宜昌市伍家崗白城路（0.35km）、武陵區(qū)銀嶺冷鏈路（0.3km），各消納磷石膏300噸和250噸，七天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、彎沉值以及其他各項檢測都符合公路設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2019年10月宜昌市生態(tài)環(huán)境局委托湖北省環(huán)科院對柏臨河大道、白城路、銀嶺冷鏈路立項研究，主要分析磷石膏穩(wěn)定層對周邊環(huán)境影響，檢測以上三條道路的土壤、地表水、底泥、地下水及滲濾雨水相關(guān)指標(biāo)，從現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析來看，磷石膏水穩(wěn)層并未對周邊環(huán)境表現(xiàn)出污染性。
試驗道路竣工
湖北昌耀新材料股份有限公司成立于1993年，注冊資金8270萬元，是一家以電工產(chǎn)品、城市地下綜合管廊和海綿城市配套的新型市政環(huán)保建材產(chǎn)品研發(fā)制造銷售為主的混合制企業(yè)。公司現(xiàn)擁有一家研發(fā)中心和八大生產(chǎn)基地，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體，主要產(chǎn)品涉及電桿等電工產(chǎn)品、水管和檢查井等市政產(chǎn)品、預(yù)制箱涵等城市地下綜合管廊和海綿城市配套產(chǎn)品、裝配式圍墻和仿木圍欄等園林工藝制品等多個領(lǐng)域。銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國百余縣市，廣泛應(yīng)用于電力、鐵路、郵電、通訊、環(huán)保、市政及水利建設(shè)等領(lǐng)域。
公司工藝設(shè)備先進(jìn)，技術(shù)實(shí)力雄厚。擁有41項專利，主導(dǎo)和參與《環(huán)形混凝土電桿》、《混凝土和鋼筋混凝土排水管試驗方法》、《預(yù)制混凝土箱涵》等多項國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂。擁有國內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)和檢測設(shè)備200多臺套，擁有全自動化的自動環(huán)形混凝土電桿生產(chǎn)線、芯模振動自動成型制管生產(chǎn)線、雙工位芯模振動成型制管生產(chǎn)線、全自動路面磚生產(chǎn)線、整體式和分體式綜合管廊生產(chǎn)線等多條生產(chǎn)線。年產(chǎn)電桿35萬根、鋼筋混凝土水管120公里、預(yù)制箱涵30公里及其他水泥構(gòu)件和制品15萬件。
公司自成立伊始，始終堅持以科技為先導(dǎo)，以創(chuàng)新為動力，秉承“以人為本，顧客至上”的經(jīng)營理念，大力開發(fā)新型環(huán)保建材產(chǎn)品，致力于打造中國首家集產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售、投資、建設(shè)于一體的專業(yè)城市地下綜合管廊、海綿城市集成供應(yīng)商。
公司生產(chǎn)的磷石膏水穩(wěn)層、磷石膏生態(tài)護(hù)坡預(yù)制構(gòu)件、磷石膏市政產(chǎn)品預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用前景覆蓋面廣。磷石膏水穩(wěn)層在宜昌地區(qū)已有多處完成施工，龍泉柏臨河大道、伍家崗白城路、小溪塔銀鈴冷鏈路、歐陽修主題公園附屬公路、梅子埡棚戶區(qū)改造工程附屬公路、伍家崗柏臨河一路等多處所攤鋪的穩(wěn)定層，經(jīng)檢測各項滿足設(shè)計要求；磷石膏生態(tài)護(hù)坡預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用廣泛，宜昌地區(qū)的西陵二路快速道下、三峽壩區(qū)園林苗圃基地、枝江七星臺、還有武漢、黃岡、鐘祥等地均得以運(yùn)用，所用生態(tài)護(hù)坡安裝之地綠化效果顯著而且并無滑坡、水土流失等現(xiàn)象發(fā)生；磷石膏市政產(chǎn)品預(yù)制構(gòu)件已應(yīng)用湖北各地，客戶反饋意見滿意。
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