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

（商洛學院 城鄉規劃與建筑工程學院，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。結果表明，鐵尾礦渣屬于細集料，應摻加級配碎石進行改良；取混合料最大干密度時的水泥摻加量作為水泥使用劑量；采取預鋸縫和合理的施工工藝，將極大提高水泥穩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

生態環境部發布的《2019年全國大、中城市固體廢棄物污染環境防治年報》顯示：2018年重點發表調查工業企業尾礦產生量為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%。國內外大量的試驗研究表明，將鐵尾礦替代部分天然砂石應用于道路基層材料當中是可行的，并且已取得了良好的經濟效益、生態效益和社會意義[1]。半剛性基層材料具有較高的強度，能承擔重載的需要，但同時剛度也大，特別是脹縮系數大，又往往容易產生溫度縮裂，并由此引起瀝青面層產生反射性裂縫[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鍵。因此，應采取相應施工措施減少路面開裂。

1 顆粒粗細評定

對柞水木梓溝鐵尾礦庫的鐵尾礦試樣稱量500 g進行篩余分析[3]，結果如表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

按照下式計算細度模數[4]，評定該鐵尾礦廢渣顆粒的粗細程度：

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，%。

經計算鐵尾礦廢渣細度模數為2.19，屬于細集料。

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集料，應摻加級配碎石進行改良，改良的集料篩孔通過率應滿足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，用機制砂或河砂進行補配，超過表2中要求的應篩出，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 無機結合料穩定類型選擇

文獻[5]明確了石灰粉煤灰穩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，應采用水泥進行穩定。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摻入粉煤灰，添加粉煤灰的比例宜為20%～40%，進一步試驗確定，混合料中粉煤灰的光滑微珠起到了一種類似“滾珠”促進細小顆粒密實的“形態效應”[6]。

2.3 預鋸縫

半剛性材料內部的較大孔隙、毛細孔和凝膠孔中的水通過擴張作用、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生極大的影響，對水泥穩定碎石基層采取預鋸縫措施，預鋸縫間距為55～70 m[7]。

2.4 施工工藝

水泥粉煤灰穩定鐵尾礦廢渣用作半剛性基層，采用廠拌法性能穩定，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穩壓→12～15 T碾壓成型→養護。

水泥粉煤灰穩定鐵尾礦廢渣用作半剛性基層，按照設計配合比加水悶料8～12 h后進行拌和，拌和要均勻；混合料層鋪碾壓達到密實度后進行養護不少于7 d；養護完成后應立即進行路面面層施工。

3 結論

鐵尾礦用作半剛性路面基層材料，為提高其抗裂性應采取以下措施：鐵尾礦廢渣屬于細集料，當用作高速公路和一級公路的路面基層時，應摻加級配碎石進行改良，以滿足碎石CF-A-2S的級配要求。用水泥穩定鐵尾礦廢渣混合料，當混合料取得最大干密度時的水泥摻加量作為水泥穩定鐵尾礦廢渣的使用劑量。采取預鋸縫和合理的施工工藝，將極大地提高水泥穩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用研究進展［J］.應用化工，2018，47（2）：358-364.

［2］吳贛昌，凌天清.半剛性基層溫縮裂縫的擴展機理分析［J］.中國公路學報，1998（1）：23-30.

［3］王緒旺.商洛市丹江河砂堿活性研究［J］.商洛學院學報，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細則［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［6］沈衛國，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“無機結合料處治鐵尾礦廢渣路用技術性能研究”（編號：2018GY-099）；陜西省省級大學生創新創業訓練計劃項目“無機結合料處治鐵尾礦路用水穩定性試驗研究”（編號：201832051）

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

〔編輯：張思楠〕