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

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個級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)摻加級配碎石進(jìn)行改良；取混合料最大干密度時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年全國大、中城市固體廢棄物污染環(huán)境防治年報》顯示：2018年重點發(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1 151.6萬噸），綜合利用率為27.1%。國內(nèi)外大量的試驗研究表明，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裂。

1 顆粒粗細(xì)評定

對柞水木梓溝鐵尾礦庫的鐵尾礦試樣稱量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 分計篩余百分率/（%）00.62.3213.0225.5227.4220.6810.46 累計篩余百分率/（%）00.62.8815.941.4268.8489.52100

按照下式計算細(xì)度模數(shù)[4]，評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篩余百分率，%。

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

2 抗裂施工措施

2.1 級配改良

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

表2 級配篩孔通過率

篩孔尺寸/mm高速和一級公路的CF-A-2S級配通過率/（%） 級配1級配2級配3級配4級配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 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類型選擇

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公路，所以鐵尾礦廢渣用作高速路和一級公路半剛性路面基層時，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，測定其獲得最大干密度時的摻加量作為水泥使用量。為了提高混合料的密實性，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)一步試驗確定，混合料中粉煤灰的光滑微珠起到了一種類似“滾珠”促進(jìn)細(xì)小顆粒密實的“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擴(kuò)張作用、表面張力作用、冰凍作用3個過程，對半剛性材料的溫度收縮性將產(chǎn)生極大的影響，對水泥穩(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公路的路面基層時，應(yīng)摻加級配碎石進(jìn)行改良，以滿足碎石CF-A-2S的級配要求。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］.中國公路學(xué)報，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，2015，29（6）：45-48.

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

［5］中華人民共和國交通運輸部.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，余秀峰，周明凱.水泥粉煤灰路面基層材料的試驗研究［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.

U414

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.011

2095－6835（2020）08－0031－02

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

王緒旺（1982—），男，碩士，講師，主要研究方向為新型土木結(jié)構(gòu)體系與材料。

〔編輯：張思楠〕