煤矸石用于公路路面基層技術的探討

王 軍 連

(山西誠正建設監理咨詢有限公司，山西 陽泉　045000)

煤矸石是煤炭生產和加工中排放的固體物質，是目前我國排放量和累計堆存量最大的工業廢棄物之一。同時，近年來隨著公路工程的飛速發展，需要大量的筑路材料來滿足要求。本著廢棄物利用的原則，通過在室內，室外對煤矸石進行相關的物理、力學性能檢驗，研究、探討煤矸石用于公路工程，充當低等級路面基層材料的可能性。以解決以煤炭生產作為主業的陽泉地區的煤矸石堆存占地和污染，降低低等級公路工程的造價。

首先我們通過室內試驗以確定煤矸石的物理力學性能是否滿足公路工程建設各項規范指標的要求，其次通過優化施工方案并嚴格控制施工工序選擇試驗段進行現場試驗，最后按照規范對試驗段進行各檢查項目的實體檢測并對結果進行分析評定，最后得出煤矸石是否適用于公路路面基層的結論。

2011年5月份開工的四礦煤山路改造工程，全長1.313 km，起點四礦口，終點四礦廣場，路面寬度14 m～16.9 m。路面結構層底基層為天然級配砂礫，厚度為15 cm，基層為水穩碎石，厚度為30 cm，面層為瀝青面層，上面層厚度4 cm采用細粒式瀝青混凝土，下面層厚度7 cm采用粗粒式瀝青混凝土。通過現場實際考察，最后確定在靠近四礦廣場附近K0+900～K1+100路段作為試驗段進行水泥穩定煤矸石基層試驗。

1　室內試驗

首先，我們對陽煤四礦的煤矸石在陽泉公路分局試驗室做了相關的試驗，包括液限、塑限、壓碎值、壓實度、強度等物理性能，具體試驗結果如下：

1)根據公路工程集料試驗規程JTG E42—2005對煤矸石原材料進行了篩分試驗，篩分結果為部分篩孔通過百分率稍超出級配范圍。

2)液限WL=41.7,塑限Wp=18.5,塑性指數Ip=23.2。

3)壓碎值29.1%。

由于部分篩孔通過百分率稍超出級配范圍，我們通過摻加一定比例的細集料來改善其級配結果。摻加10%的石粉以后，篩分結果符合規范要求的級配范圍。

液限WL=37.4，塑限Wp=22.9，塑性指數Ip=14.5。

摻土與石粉的水穩煤矸石各水泥劑量無側限強度見表1。

表1試驗結果可知壓碎值符合技術規范要求(不大于30%)。摻配以后塑性指數有所減小，并且10%的土和90%的煤矸石，外摻6%的水泥，效果比較好。但是陽泉地區土資源比較匱乏，石料比較豐富，所以我們考慮用石粉來代替土作為細集料，通過試驗，10%的石粉和90%的煤矸石外摻6%的水泥無側限抗壓強度可以達到3.7 MPa，完全滿足強度要求。

根據公路工程無機結合料穩定材料試驗規程JTG E51—2009對其做擊實試驗得出最大干密度：1.97 g/cm3,最佳含水量：11.2%。

表1　摻土與石粉的水穩煤矸石各水泥劑量無側限強度表

由于設計無側限抗壓強度3.0 MPa，而摻加6%的水泥無側限抗壓強度高于設計很多，所以建議試驗段水泥劑量摻配比例為5.5%。對其做擊實試驗得出最大干密度1.97 g/cm3,最佳含水量10.5%。

通過室內試驗得出結論：石粉—煤矸石作為路面基層材料在10∶90的配合比下，其物理性能指標符合設計及規范要求。

2　試驗段施工工藝

為保證試驗段施工質量，需對施工工藝進行優化并嚴格控制施工工序。

試驗段施工工藝：對底基層按照規范進行驗收→煤矸石原材料準備→煤矸石運輸→煤矸石攤鋪、平整、輕壓→攤鋪水泥→拌和→整平→碾壓成型→養生。

3　室外試驗

隨著試驗段施工的進展，試驗室試驗人員跟蹤檢測，時時控制，對煤矸石無機結合料抽樣并做試件檢查強度，對7月30日的煤矸石無機結合料留樣并做其無側限強度檢驗，見表2。

表2　無側限強度統計表(2011年7月30日)

從不同天數的無側限試驗結果來看，其強度在不斷的提升并且逐漸趨于穩定狀態。

該工程設計強度為3.0 MPa，壓實度要求97%。經現場抽檢13個強度數據的平均值為3.1 MPa，3.1 MPa>3.0 MPa，強度滿足設計要求。另外現場檢測壓實度，平均值達到98.5%，評定值98.2%>97%，檢測結果也滿足要求。

表3　鉆芯試驗

對7月30日攤鋪的段落，在8月6日進行了鉆芯試驗，見表3。

從試驗段現場觀察，鋪筑水穩煤矸石基層施工完成一個月以后，運料車往返碾壓，除表面稍有松散外，未見有任何病害，從彎沉來看，不做水穩煤矸石的路基平均彎沉為80.9 mm，已做水穩煤矸石基層的彎沉為39.1 mm，說明其板體性較好。

4　結語

陽泉地區的煤炭資源豐富，而煤矸石是煤炭開采過程中不可避免的附屬產物，它是一種固體廢棄物，每年為了堆放侵占了大片的土地，嚴重污染了環境。煤矸石用于公路路面基層，真正做到了因地制宜，就地取材，變廢為寶，不僅解決了本地區環境污染和土地侵占的社會問題，同時也解決了陽泉地區道路材料短缺的現狀，具有明顯的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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