王緒旺

鐵尾礦渣用作半剛性路面基層材料的抗裂施工措施＊

王緒旺

（商洛學(xué)院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，陜西 商洛 726000）

在鐵尾礦渣中摻入不同劑量的水泥和粉煤灰用作半剛性路面基層，分析了5個(gè)級(jí)配的混合料摻入劑量的水泥抗裂性。結(jié)果表明，鐵尾礦渣屬于細(xì)集料，應(yīng)摻加級(jí)配碎石進(jìn)行改良；取混合料最大干密度時(shí)的水泥摻加量作為水泥使用劑量；采取預(yù)鋸縫和合理的施工工藝，將極大提高水泥穩(wěn)定鐵尾礦廢渣混合料的抗裂性。

鐵尾礦渣；半剛性路面基層；抗裂性；篩余分析

生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年全國(guó)大、中城市固體廢棄物污染環(huán)境防治年報(bào)》顯示：2018年重點(diǎn)發(fā)表調(diào)查工業(yè)企業(yè)尾礦產(chǎn)生量為8.8億噸，綜合利用量為2.4億噸（其中利用往年貯存量為1 151.6萬(wàn)噸），綜合利用率為27.1%。國(guó)內(nèi)外大量的試驗(yàn)研究表明，將鐵尾礦替代部分天然砂石應(yīng)用于道路基層材料當(dāng)中是可行的，并且已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)意義[1]。半剛性基層材料具有較高的強(qiáng)度，能承擔(dān)重載的需要，但同時(shí)剛度也大，特別是脹縮系數(shù)大，又往往容易產(chǎn)生溫度縮裂，并由此引起瀝青面層產(chǎn)生反射性裂縫[2]。

施工工藝一定程度上是決定鐵尾礦用于半剛性路面基層材料開(kāi)裂與否的關(guān)鍵。因此，應(yīng)采取相應(yīng)施工措施減少路面開(kāi)裂。

1 顆粒粗細(xì)評(píng)定

對(duì)柞水木梓溝鐵尾礦庫(kù)的鐵尾礦試樣稱(chēng)量500 g進(jìn)行篩余分析[3]，結(jié)果如表1所示。

表1 鐵尾礦廢渣的篩余分析

孔徑/mm4.752.361.180.600.300.150.075＜0.075 篩余量/g02.811.665.1127.6137.1103.452.3 分計(jì)篩余百分率/（%）00.62.3213.0225.5227.4220.6810.46 累計(jì)篩余百分率/（%）00.62.8815.941.4268.8489.52100

按照下式計(jì)算細(xì)度模數(shù)[4]，評(píng)定該鐵尾礦廢渣顆粒的粗細(xì)程度：

式（1）中：0.15，0.30，0.60，1.18，2.36，4.75分別為各篩上的累計(jì)篩余百分率，%。

經(jīng)計(jì)算鐵尾礦廢渣細(xì)度模數(shù)為2.19，屬于細(xì)集料。

2 抗裂施工措施

2.1 級(jí)配改良

鐵尾礦廢渣用作半剛性路面基層集料時(shí)，要滿(mǎn)足高速公路和一級(jí)公路的碎石CF-A-2S級(jí)配要求[5]，試驗(yàn)測(cè)定鐵尾礦廢渣屬于細(xì)集料，應(yīng)摻加級(jí)配碎石進(jìn)行改良，改良的集料篩孔通過(guò)率應(yīng)滿(mǎn)足0.075～31.5 mm的篩孔通過(guò)率要求，如表2所示。0.075～4.75 mm粒徑范圍的鐵尾礦廢渣不滿(mǎn)足表2中的要求時(shí)，用機(jī)制砂或河砂進(jìn)行補(bǔ)配，超過(guò)表2中要求的應(yīng)篩出，從而保證集料級(jí)配的用量滿(mǎn)足高速和一級(jí)公路的CF-A-2S級(jí)配通過(guò)率要求。

表2 級(jí)配篩孔通過(guò)率

篩孔尺寸/mm高速和一級(jí)公路的CF-A-2S級(jí)配通過(guò)率/（%） 級(jí)配1級(jí)配2級(jí)配3級(jí)配4級(jí)配5 31.5100100100100100 26.5100100100100100 198886848279 168279767370 13.27672686461 9.56461575349 4.754038363330 2.362826242219 1.182018161412 0.60141211108 0.30108765 0.1576543 0.07554332

2.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類(lèi)型選擇

文獻(xiàn)[5]明確了石灰粉煤灰穩(wěn)定混合料不宜用于高速路和一級(jí)公路，所以鐵尾礦廢渣用作高速路和一級(jí)公路半剛性路面基層時(shí)，應(yīng)采用水泥進(jìn)行穩(wěn)定。水泥摻加劑量按照3%、5%、7%、9%、11%的比例摻加，測(cè)定其獲得最大干密度時(shí)的摻加量作為水泥使用量。為了提高混合料的密實(shí)性，水泥處治碎石和鐵尾礦的混合料中應(yīng)摻入粉煤灰，添加粉煤灰的比例宜為20%～40%，進(jìn)一步試驗(yàn)確定，混合料中粉煤灰的光滑微珠起到了一種類(lèi)似“滾珠”促進(jìn)細(xì)小顆粒密實(shí)的“形態(tài)效應(yīng)”[6]。

2.3 預(yù)鋸縫

半剛性材料內(nèi)部的較大孔隙、毛細(xì)孔和凝膠孔中的水通過(guò)擴(kuò)張作用、表面張力作用、冰凍作用3個(gè)過(guò)程，對(duì)半剛性材料的溫度收縮性將產(chǎn)生極大的影響，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層采取預(yù)鋸縫措施，預(yù)鋸縫間距為55～70 m[7]。

2.4 施工工藝

水泥粉煤灰穩(wěn)定鐵尾礦廢渣用作半剛性基層，采用廠拌法性能穩(wěn)定，其施工工藝為：施工放樣→路槽碾壓→攤鋪已備好的鐵尾礦混合料→耙平→6～8 T穩(wěn)壓→12～15 T碾壓成型→養(yǎng)護(hù)。

水泥粉煤灰穩(wěn)定鐵尾礦廢渣用作半剛性基層，按照設(shè)計(jì)配合比加水悶料8～12 h后進(jìn)行拌和，拌和要均勻；混合料層鋪碾壓達(dá)到密實(shí)度后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)不少于7 d；養(yǎng)護(hù)完成后應(yīng)立即進(jìn)行路面面層施工。

3 結(jié)論

鐵尾礦用作半剛性路面基層材料，為提高其抗裂性應(yīng)采取以下措施：鐵尾礦廢渣屬于細(xì)集料，當(dāng)用作高速公路和一級(jí)公路的路面基層時(shí)，應(yīng)摻加級(jí)配碎石進(jìn)行改良，以滿(mǎn)足碎石CF-A-2S的級(jí)配要求。用水泥穩(wěn)定鐵尾礦廢渣混合料，當(dāng)混合料取得最大干密度時(shí)的水泥摻加量作為水泥穩(wěn)定鐵尾礦廢渣的使用劑量。采取預(yù)鋸縫和合理的施工工藝，將極大地提高水泥穩(wěn)定鐵尾礦廢渣混合料的抗裂性。

［1］曾雅鈺瓊，潘建平，楊秀英，等.鐵尾礦在道路基層材料中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.應(yīng)用化工，2018，47（2）：358-364.

［2］吳贛昌，凌天清.半剛性基層溫縮裂縫的擴(kuò)展機(jī)理分析［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，1998（1）：23-30.

［3］王緒旺.商洛市丹江河砂堿活性研究［J］.商洛學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，29（6）：45-48.

［4］范文昭，宋巖麗.建筑材料［M］.4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

［5］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG/T F20—2015 公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［6］沈衛(wèi)國(guó)，余秀峰，周明凱.水泥粉煤灰路面基層材料的試驗(yàn)研究［J］.西部交通科技，2006（6）：16-19.

［7］宮欽明.水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的防治［J］.交通科技，2011（Suppl 2）：16-19.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.011

2095－6835（2020）08－0031－02

陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目“無(wú)機(jī)結(jié)合料處治鐵尾礦廢渣路用技術(shù)性能研究”（編號(hào)：2018GY-099）；陜西省省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“無(wú)機(jī)結(jié)合料處治鐵尾礦路用水穩(wěn)定性試驗(yàn)研究”（編號(hào)：201832051）

王緒旺（1982—），男，碩士，講師，主要研究方向?yàn)樾滦屯聊窘Y(jié)構(gòu)體系與材料。

〔編輯：張思楠〕