綜合穩定煤矸石路面基層混合料的試驗研究

趙文美，程培峰

(1.黑龍江省公路勘察設計院;2.東北林業大學)

1 試驗方案

根據文獻可知單用水泥和石灰穩定煤矸石效果不好，所以本研究采用水泥或石灰兩種結合料與煤渣或粉煤灰兩種工業廢料綜合穩定煤矸石(本文煤矸石均為自燃煤矸石)，即水泥煤渣穩定煤矸石、二灰(石灰粉煤灰)穩定矸石。現場選取有代表性的煤矸石，在室內進行機械破碎，并篩分備用。

煤渣中含有一定量的氧化物，遇水泥和水活性被激活，成為一種綜合的結合料共同穩定煤矸石，另外煤渣具有一定的顆粒，摻加到煤矸石中可進一步調整混合料級配。根據無機混合料配合比設計理論，通過試配，最后擬定:水泥煤渣穩定煤矸石的配合比為m煤矸石∶m煤渣=60∶40，水泥劑量為7％。

一般二灰穩定土用做基層時，二灰的質量應占15％，最多不超過20％，石料顆粒的最大粒徑不應超過31.5cm，其顆粒組成宜符合路面基層施工技術規范的要求，粒徑小于0.075cm的顆粒含量宜接近0。經過計算調整，石灰粉煤灰穩定煤矸石的配合比為m石灰∶m粉煤灰∶m紅矸石=10∶20∶70。分別制備7％水泥煤渣穩定煤矸石試件和二灰穩定煤矸石試件。

兩種煤矸石混合料的礦料級配如表1所示。

表1 煤矸石混合料的級配

2 試驗結果與分析

2.1 擊實試驗

由于礦料的最大粒徑為31.5mm，所以擊實試驗選用規范中標準擊實試驗的丙法，即試筒內徑15.2cm、擊實分三層，每層擊實次數為98次。每種混合料制備包括最佳含水率的5種不同含水率的試樣，分別進行標準擊實試驗，測定各自的含水率和干密度，以含水率為橫坐標、干密度為縱坐標繪制干密度與含水率關系曲線，根據關系曲線求出混合料的最大干密度和對應的最佳含水率。7％水泥穩定煤渣穩定煤矸石和石灰粉煤灰穩定煤矸石的擊實試驗結果見表2。從表2可以看出，綜合穩定煤矸石混合料的最佳含水率略大于水泥穩定砂礫或水泥穩定碎石的，但最大干密度卻遠小于大于水泥穩定砂礫或水泥穩定碎石的。這主要是由于煤矸石燃燒后其自身密度較低，表觀密度僅為2.233g/cm3，是一般石料的83％。

2.2 無側限抗壓強度試驗

無側限抗壓強度試件采用直徑15cm、高度15cm的圓柱形試件，試件壓實度按無機結合料穩定基層標準，即壓實度采用98％。按最佳含水率預定材料比例拌合混合料，用靜壓法按98％的壓實度制備無側限抗壓強度試件，試件在溫度為20±1℃、相對濕度大于90％的標準條件下養生7d，養生6d后將試件取出稱量質量，符合要求的浸水一晝夜，然后取出稱重量高，計算吸水率，測定無側限抗壓強度。兩種綜合穩定的煤矸石混合料無側限抗壓強度試驗結果如表3所示。

表2 擊實試驗結果

表3 7d無側限強度試驗結果與規范對比

從表3可以看出，7％水泥煤渣穩定煤矸石7d無側限抗壓強度為3.17MPa，達到了重交通的路面基層要求，水泥煤渣穩定煤矸石可以用于一級及以下等級公路或除了快速路的城市道路路面基層;二灰穩定煤矸石7d無側限抗壓強度為1.91MPa，遠大于特重交通路面基層不小于0.8MPa要求，說明二灰穩定煤矸石可以用于任何等級公路或城市道路路面基層。比較兩種混合料試驗結果可知，用二灰穩定煤矸石的效果優于用水泥煤渣穩定煤矸石。

3 結論

(1)自燃煤矸石的顆粒大小不一，使用時需進行機械加工粉碎，或添加其他集料調整級配，使混合料滿足級配要求。

(2)從7d無側限抗壓強度來看，綜合穩定煤矸石可用于相應交通等級的公路和城市道路路面基層。

(3)用二灰穩定煤矸石的效果優于用水泥煤渣穩定煤矸石，所以有條件的工程可以優先考慮采用二灰穩定煤矸石。

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