淺談尾礦石作為水泥穩定級配碎石基層材料的施工技術應用

曹珊珊，張 雷，馬 勇

(1.龍建路橋股份有限公司國際公司,黑龍江 哈爾濱 150090;2.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070；3.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090)

1 尾礦石的應用現狀

在礦區，由于采煤生產得到的尾礦石數量較大，卻不能作為建筑材料使用，造成極大浪費。國道集賢至當壁公路雙鴨山(尖山區)至寶山段改擴建工程位于黑龍江省雙鴨山市境內，作為礦區在道路工程中主要應用各種尾礦來代替碎石做路面基層，對當地的尾礦資源加以利用。

國外近年來對尾礦石處理及對在道路路基及路面基層中的應用總結，形成了較為系統的研究理論，并充分運用到施工實踐中。在國外主要采用化學中和法、物理隔離法、表面固化法等手段對道路工程的尾礦石進行了實際應用。國內在尾礦石作為道路基層材料使用時，通過摻加外加劑和水泥用以提高水泥穩定尾礦材料的早期強度。尾礦石在道路基層中的應用可以降低道路施工成本，減輕了尾礦石在自然放置時所造成的生態環境污染和對生物體的傷害。

2 摻加尾礦石的水泥穩定碎石基層技術應用

2.1 施工準備

(1)施工現場準備：下承層驗收，在開工前重新進行清理。

(2)材料準備：包括碎石、尾礦石、水泥等。

(3)設備準備：對拌和站設備進行檢修、調試；運輸車輛保證完好、不漏漿；壓實機具、攤鋪機等設備及時進行檢查、調試。

(4)技術準備：對水泥、粗集料、細集料等原材料進行試驗；做好摻加尾礦石混合料的配合比組成設計；進行標準密實度試驗，測定最佳含水量，做好試驗段施工方案及試驗段技術交底工作。在滿足設計強度的基礎上，通過采取控制水泥用量，調整粗集料、細集料用量等措施以減少水泥穩定碎石基層、底基層裂縫的產生。

2.2 混合料拌和

(1)混合料水泥、集料的摻配比例根據配合比組成設計確定，明確各材料倉上料速度。尾礦石通過二次加工篩分集料，重點做好混合料組成設計、標準密實度及最佳含水量等。

(2)拌和機采用800型穩定土拌合機進行拌合，并采用二次振動拌和。拌合站根據基層材料設置冷拌料倉。經過調試，計量準確，能夠正常運轉。

(3)試驗員在拌和站對水泥劑量進行滴定，按施工配合比及時調整，達到要求。對拌合站含水量進行控制，根據材料運距、施工現場情況進行調整，使其超過最佳含水量1～2%。拌合機出料前根據摻加尾礦石的混合料級配對拌合場的材料進行篩分并進行微調整。

2.3 施工過程

(1)施工放樣

根據基層、底基層厚度及施工經驗測放兩側鋼絲線高度，通過試驗路段確定水泥穩定碎石的松鋪厚度。對攤鋪機攤鋪偏差進行控制，攤鋪3 m后，在鋼絲線兩側掛線進行檢查厚度檢查，發現偏差后調整攤鋪機感應器手柄，加強攤鋪厚度控制。

(2)混合料運輸

根據混合料運距合理配備運輸車量，以確保攤鋪機連續攤鋪，保證基層的平整度和減少裂縫。

(3)混合料攤鋪

在混合料攤鋪作業面前下承層采用灑水車將表面灑水濕潤，防止因下承層吸收混合料中的水分導致與基層結合不良好。采用一臺攤鋪機進行混合料攤鋪，防止混合料離析。配備2名測量人員，在攤鋪機前負責高程放樣，攤鋪后及時進行標高復核，控制鋪筑材料厚度。

(4)碾壓

通過試驗路段確定對摻加尾礦石的基層混合料施工碾壓程序及碾壓遍數。碾壓應根據古方要求的程序控制壓路機壓實遍數。碾壓后試驗員根據確定的最大干密度和現場含水量及時測定壓實度。壓路機振壓時，壓路機應先啟動靜壓后再進行振壓；停振后靜壓一定距離后壓路機才可以停機，防止起振過振、停振擁包的現象。

(5)平整度控制和接頭處理

壓路機壓實后采用6 m鋁合金直尺進行平整度測量，對不符合要求的及時進行處理。橫向接頭采用垂直銜接，采用厚木方或模板對接頭進行封堵，并用直尺進行檢驗，對碾壓完成后標高不符合部分掛線清除。

(6)檢測

隨時進行行壓實度的跟蹤檢測，底基層、基層的各項技術指標的測試在規定時間內進行。

(7)養生及交通管制

碾壓結束后，應立即采用保水養生膜進行養護，條件不符合時采用土工布或草袋覆蓋養生，養生期不少于7 d。覆蓋后灑水車灑水養生。對養生區及非養生區設立標識牌，禁止車輛在養護期內通行。

3 混合料質量控制重點

3.1 原材料的檢測

在石場對原材料進行檢測，嚴格控制試驗指標，杜絕各項指標超標的材料進場使用；在拌和站試驗人員對尾礦石材料進行綜合指標測定。

3.2 配合比驗證

委托有相應資質的單位進行理論配合比試驗，試驗人員根據理論配合比確定合理的施工配合比，并做好試驗段數據收集。

3.3 拌和站生產要素控制

委托有資質的檢定單位進行校驗、檢定上料口的電子秤，保證電子計量儀器的準確性。拌和站安裝后進行試生產，并根據施工配合比確定拌和站設備的數據參數，對拌和站配套設施進行調整，保證拌和過程中設備、人員的熟練操作和應對突發情況的技能掌握。

3.4 施工過程控制

(1)尾礦石混合料拌合過程控制

混合料的拌合作為基層施工質量關鍵要素，每個環節必須設置專人控制。每作業班次生產的混合料必須經試驗人員檢測合格后，方可出場。對于水泥劑量不準確、含水量過大過小的混合料禁止離場。開機前3車料必須對混合料增加檢測頻率，防止剛開機混合料生產不穩定出現不合格材料。

(2)施工現場過程質量控制

下承層及時灑水濕潤；攤鋪機攤鋪厚度根據試驗段高度進行調整，熨平板仰角值根據設計標高進行設定；壓實機具組合及壓實遍數嚴格執行試驗段數據要求。

4 技術、經濟性分析

4.1 技術性分析

(1)尾礦石通過二次加工篩分集料，級配可控，壓碎值強度高，含泥量小。

(2)在水穩級配碎石基層施工時，其摻量在20%左右，水泥摻量比設計摻量下浮0.6%，所制作的試件具有保水性強、集料級配均勻、無側限抗壓強度高等特點，施工現場在齡期內均能取出完整芯樣。

(3)經摻加尾礦石后，水泥穩定級配碎石基層、底基層具有早期強度高、后期強度穩定，提高了基層、底基層整體強度，可以優化路面結構層整體性能。

(4)對水泥穩定尾礦石基層、底基層進行質量檢測，其結果彎沉值較小，可有效提高半基層承載能力。

4.2 經濟性分析

(1)能充分利用當地有效資源、降低了工程成本。

(2)在水穩級配尾礦石碎石底基層施工中，采用20%尾礦石作為集料，尾礦石碎石到場單價為35元/m3，普通碎石到場價為60元/m3，用量10 000 m3的混合料可節約10萬元。結果分析可見通過尾礦石的利用，即有效利用當地現有資源，還可以節約基層施工成本。

5 結 語

近年來隨著對綠色施工的深入研究和應用的高質量發展，環境保護越來越受到人們的重視，發展尾礦石等非活性摻合料對推動綠色基層施工的可持續發展能力具有重要作用,因此，在國道集賢至當壁公路雙鴨山(尖山區)至寶山段改擴建工程建設中，因工程建設需要，針對尾礦石的組成情況和分布特點，對尾礦資源及其應用進行系統的基礎分析，通過對尾礦石作為基層、底基層原材料的研究，把尾礦石做為基層材料應用的新資源，為尾礦石基層、底基層生產和應用提供理論基礎和技術要點，同時為生態恢復和資源綜合利用作出應有的貢獻。