(16)--工业废渣稳定基层.pdf

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1、 17 盖措施的水泥稳定碎石层上不能封闭交通时，应限制重车通行，其它车辆车速不得超过 30km/h。4）水泥稳定碎石层上立即铺筑沥青面层时，不需太长的养生期，但应始终保持表面湿润，至少洒水养生 3d。(8)养生期满验收合格后立即浇透层油。14.4 工业废渣稳定基层 14.4.1 概述 随着工业的发展，工业废渣逐渐增多，怎样综合利用工业废渣引起了国内外重视。近年来，我国利用工业废渣铺筑路面基层，取得显著成效，不但提高了路面使用品质，而且降低了工程造价，“变废为宝”，具有很大的经济意义。公路上常用的工业废渣有：火力发电厂的粉煤灰和煤渣，钢铁厂的高炉渣和钢渣，化肥厂的电石渣，以及煤矿的煤矸石等。粉煤

2、灰和煤渣中含有较多的二氧化硅、氧化钙或氧化铝等活性物质。用石灰稳定工业废渣时，石灰在水的作用下形成饱和的 Ca(OH)2溶液，废渣的活性氧化硅和氧化铝在 Ca(OH)2溶液中产生火山灰反应，生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶，把颗粒胶凝在一起，随水化物不断产生而结晶硬化，具有水硬性。温度较高时，强度增长快，因此，石灰稳定工业废渣最好在热季施工，并加强保湿养生。工业废渣材料主要用石灰（水泥）与之综合稳定，即石灰（水泥）工业废渣材料，主要有石灰（水泥）粉煤灰类及石灰（水泥）其他废渣类。石灰（水泥）稳定工业废渣基层具有：水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好，成板体、且强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂而且收缩

3、性小，适应各种气候环境和水文地质条件等特点。所以，近几年来，修筑高等级公路，常选用石灰（水泥）稳定工业废渣做高级或次高级路面的基层或底基层。但施工过程中，粉煤灰易扬尘，且溶水后污染地下水源，因此在城市或居民区附近施工时必须做好防护工作，避免环境污染。14.4.2 材料要求 1.石灰和水泥 工业废渣基层所用的结合料是石灰和水泥。石灰的质量宜符合级以上技术指标。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、或火山灰质硅酸盐水泥都可以用于稳定土，但应选用终凝时间较长（宜6h 以上）的水泥。早强、快硬及受潮变质的水泥不应使用。宜采用强度等级较低的水泥，如 32.5级或 42.5 级水泥。2.废渣材料 粉煤灰是火力发

4、电厂燃烧煤粉产生的粉状灰渣，主要成分是二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（Al2O3），其总含量一般要求超过 70%。粉煤灰的烧失量一般要小于 20%，如达不到上述要求，应通过试验后，才能采用。干粉煤灰和湿粉煤灰都可以应用。干粉煤灰堆放时应洒水以防飞扬。湿粉煤灰堆放时，含水量不宜超过 35%。粉煤灰比表面积宜大于 2500m2/g（或 70%通过 0.075mm筛孔）。为保护环境，施工中应检测粉煤灰中硫的含量。3.粒料（砾料）高速公路和一级公路集料的压碎值应不大于 30%，二级公路和二级以下公路集料的压碎值应不大于 35%。颗粒最大粒径高速公路和一级公路不大于 31.5mm（方孔筛），二级公路和

5、二级 18 以下公路不大于 37.5mm（方孔筛）。石灰工业废渣混合料中粒料质量宜占 80%以上，并有良好的级配。石灰粉煤灰稳定级配碎石或砾石的推荐级配范围见表 14.4.1，水泥粉煤灰稳定级配碎石或砾石的推荐级配范围见表 14.4.2。表 14.4.1 石灰粉煤灰稳定级配碎石或砾石的推荐级配范围（%）筛孔尺寸(mm)高速公路和一级公路 二级及二级以下公路 稳定碎石 稳定砾石 稳定碎石 稳定砾石 LF-A-1S LF-A-2S LF-A-1L LF-A-2L LF-B-1S LF-B-2S LF-B-1L LF-B-2L 37.5 100 100 31.5 100 100 10090 100

6、10090 100 26.5 9591 100 9693 100 9481 10090 9584 10090 19 8576 8982 8881 9186 8367 8773 8772 9177 16 8069 8473 8475 8779 7861 8265 8367 8671 13.2 7562 7865 7969 8272 7354 7558 7962 8165 9.5 6551 6753 7160 7362 6445 6647 7254 7455 4.75 4535 4535 5545 5545 5030 5030 6040 6040 2.36 3122 3122 3927 3927

7、3619 3619 4424 4424 1.18 2213 2213 2816 2816 2612 2612 3315 3315 0.6 158 158 2010 2010 198 198 259 259 0.3 105 105 146 146 0.15 73 73 103 103 0.075 52 52 72 72 72 72 102 102 表 14.4.2 水泥粉煤灰稳定级配碎石或砾石的推荐级配范围（%）筛孔尺寸(mm)高速公路和一级公路 二级及二级以下公路 稳定碎石 稳定砾石 稳定碎石 稳定砾石 CF-A-1S CF-A-2S CF-A-1L CF-A-2L CF-B-1S CF-B-

8、2S CF-B-1L CF-B-2L 37.5 100 100 31.5 100 100 10090 100 10090 100 26.5 9590 100 9591 100 9380 10090 9481 10090 19 8472 8879 8576 8982 8164 8670 8367 8773 16 7965 8270 8069 8473 7557 7962 7861 8265 13.2 7257 7661 7562 7865 6950 7254 7354 7558 9.5 6247 6449 6551 6753 6040 6242 6445 6647 4.75 4030 4030

9、4535 4535 4525 4525 5030 5030 2.36 2819 2819 3322 3322 3116 3116 3619 3619 1.18 2012 2012 2413 2413 2211 2211 2612 2612 0.6 148 148 188 188 157 157 198 198 0.3 105 105 135 135 0.15 73 73 103 103 0.075 52 52 72 72 52 52 72 72 19 14.4.3 混合料组成设计 石灰工业废渣混合料的组成设计内容包括：根据表 14.4.3 和表 14.4.4 规定的强度标准，通过试验选取适宜稳

10、定的土，确定石灰（水泥）与粉煤灰或石灰（水泥）与煤渣的比例，确定石灰（水泥）粉煤灰或石灰（水泥）煤渣与土的比例（均为质量比），确定混合料的最佳含水量。表 14.4.3 石灰粉煤灰稳定材料的 7d 龄期无侧限抗压强度标准 Rd(MPa)结构层 公路等级 极重、特重交通 重交通 中、轻交通 基层 高速公路和一级公路 1.1 1.0 0.9 二级及二级以下公路 0.9 0.8 0.7 底基层 高速公路和一级公路 0.8 0.7 0.6 二级及二级以下公路 0.7 0.6 0.5 注：石灰粉煤灰稳定材料强度不满足表的要求时，可外加混合料质量 1%2%的水泥。表 14.4.4 水泥粉煤灰稳定材料的 7d

11、 龄期无侧限抗压强度标准 Rd(MPa)结构层 公路等级 极重、特重交通 重交通 中、轻交通 基层 高速公路和一级公路 4.05.0 3.54.5 3.04.0 二级及二级以下公路 3.54.5 3.04.0 2.53.5 底基层 高速公路和级公路 2.53.5 2.03.0 1.52.5 二级及二级以下公路 2.03.0 1.52.5 1.02.0 混合料的设计方法和步骤，可参照石灰稳定土进行。14.4.4 石灰煤渣类基层石灰煤渣类基层 石灰煤渣（简称“二渣”）基层是用石灰和煤渣按一定配合比，加水拌合、摊铺、碾压、养生而成型的基层。“二渣”中如掺入一定量的粗骨料便称“三渣”；掺入一定量的土，

12、便成为石灰煤渣土。混合料的配合比，应满足表 14.4.3 或表 14.4.4 规定的强度标准。各地可根据当地气候、水文地质条件，公路等级及实践经验参照如下配比选用：采用石灰煤渣做基层或底基层时，石灰与煤渣的比可以是 20801585。采用石灰煤渣土做基层或底基层时（土为细粒土），石灰与煤渣的比可用 1114，但混合料的石灰不应小于 10%。采用石灰煤渣粒料做基层或底基层时，石灰煤渣粒料可以是(79)(2633)(6758)。为了提高石灰煤渣和石灰煤渣土的早期强度，可外加 1%2%的水泥。石灰煤渣、石灰煤渣土和“三渣”皆具有水硬性，物理力学性质基本上与石灰土相似，但其强度与水稳定性都比石灰土好。

13、石灰煤渣的 28d 强度可达 1.53.0MPa，并随龄期而增长。初期强度增长慢，尚有一定的塑性，但达到一定龄期后，处于弹性工作状态，成板体，具有刚性，当冷缩和干缩时，易产生裂缝。研究表明，当采用石灰煤渣粒料时，抗缩裂能力有所改善。施工程序和方法基本上与石灰稳定类基层相同。但要加强养生，重视提高初期强度，防止早期重交通量下出现早期破坏现象。14.4.5 石灰粉煤灰类基层 1.基本概念 石灰粉煤灰（简称二灰）基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌合、摊铺、碾压及养生而成型的基层。在二灰中掺入一定量的土，经加水拌合、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二灰 20 土基层。混合料的配比组成，各地可根据当地

14、的实践经验可参照下面配比选用。采用石灰粉煤灰土做基层或底基层时，石灰与粉煤灰的比，常用 1214（对于粉土，以 12 为合适）。石灰粉煤灰与细粒土的比为 3070。采用石灰粉煤灰与级配的中粒土和粗粒土时，石灰与粉煤灰的比为 1214，石灰粉煤灰与粒料的比常采用 20801585。根据最近研究提出，为了防止裂缝，采用石灰与粉煤灰的配比为 1314，集料含量为80%85%左右为最佳，既可抗干缩又可抗温缩。不少地区在修筑高级或次高级路面时选用这种基层和底基层，既减少了因基层反射裂缝而引起的面层开裂问题，还减轻沥青路面的车辙。石灰粉煤灰类的基层施工，同石灰稳定土基层的施工。施工时，应尽量安排在温暖高温

15、季节，以利于形成早期强度而成型。2.施工(1)材料 1）石灰 石灰应符合规定。2）粉煤灰 要求粉煤灰的 SiO2+Al2O3含量大于 70%，CaO 含量在 2%6%，烧失量不大于 20%，粒径变化在 0.0010.3mm 之间，其比表面积一般在 20003500cm2/g 之间。干粉煤灰的堆放宜加水，以防飞扬；湿粉煤灰的含水量不宜超过 35%。粉煤灰不应含有团块、腐殖质及有害杂质。使用时应将凝固的粉煤灰块打碎或过筛。3）集料 不同规格的集料应分别堆放，严禁混堆。集料的不均匀系数应大于 10。集料的级配组成及二灰的掺量应满足要求。4）混合料设计 应按指定的配比（包括最佳含水量和最大干密度），在

16、二灰碎石层施工前 1015d 进行现场试配，按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）的规定进行试验，养生湿度为 95%，温度为 20C2C，养生 6d 后，第 7 天饱水，试件尺寸：15cm15cm（高直径）的圆柱体。（2）建议把提供的二灰掺量作中档值（例如 20%），按 15%、20%、25%三档二灰掺量（碎石掺量分别为 85%、80%、75%）试验制件，按公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）的规定程序进行重型击实试验和强度试验。后者每组试验结果的偏差系数（Cv）大于10%时应重做试验。经现场试验结果证明，提供的配比剂量和试验强度达不到规定

17、要求（指第 7d 饱水后的无侧限抗压强度不小于 0.8MPa）或施工工艺上有难度时，需经批准后方可予以调整。但二灰的掺量应大于 20%。(2)施工要求 1）底基层准备。2）二灰碎石混合料应用拌合机械集中拌合，不得采用路拌；用摊铺机铺筑，防止水分蒸发和产生离析；碾压和整形的全部操作应在当天完成。材料的拌合可用带旋转刀片的分批出料的拌合设备或是用转动鼓拌合机或连续拌合式设备。二灰和集料可按质量比，也可按体积比控制。向各拌合设备内加水的比例可以按质量，也可按体积计算，要随时对每批材料或按连续式拌合的材料流速进行用水量检查，所加的水量必须考虑二灰及集料的原有含水量。注意拌合机内是否有死角存在，如发现应

18、及时纠正。21 混合料应在拌合以后尽快摊铺。各种成分的配比偏差应在下列范围之内：集料 2%，质量比 粉煤灰 1.5%，质量比 石灰 1.0%，质量比 水 2%，按最佳含水量 摊铺：当二灰碎石层的铺筑厚度超过碾压有效厚度时，应分二层铺筑，在第一铺筑层经压实并压实度达到规定标准时，应立即铺筑第二层。压实：最好用振动压路机碾压。压实度应达到规定的要求。通过在 100200m 间隔内随机钻孔来检查铺筑层的厚度，全部试验也至少有 50%等于或超过要求的厚度，且不允许有两个相邻孔相差在10%。二灰碎石层表面的平整度容许偏差不超过 10mm；标高的容许偏差为 010mm；厚度的容许偏差为 010mm。3）养

19、生与浇洒沥青透层 二灰碎石碾压完成后的第二天或第三天开始养生，及时洒水，应始终保持表面湿润。养生期一般为 7d。养生期结束，应立即浇洒透层油。14.5 综合稳定土基层 14.5.1 概述 综合稳定土基层是在粉碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的水泥、石灰和水，经拌合压实及养生后，抗压强度符合规定要求的路面基层。其目的更有效地提高和改善被稳定土体的技术性质和路面性能。对于水泥稳定土，在用水泥稳定之前，先往土中掺入少量的石灰，使与土粒之间进行离子交换和化学反应，为水泥在土中的水解和硬化创造良好条件，从而加速水泥的硬化过程，并可减少水泥用量。一些不适宜于单独用水泥稳定的土（如酸

20、性粘土、重亚粘土），若先用石灰处理，可加速水泥土结构的形成。用水泥稳定过湿土（比最佳含水量高 4%6%）时，先用 2%3%生石灰粉处理，能获得良好的效果。对于石灰稳定土，为了提高石灰的稳定效果，常掺加一些水泥。对于砂性土，如单纯用石灰稳定，效果一般较差，而采用石灰、水泥综合稳定则效果显著提高。14.5.2 综合稳定土混合料设计 综合稳定土是由土、石灰、水泥和水组成。混合料的组成设计包括：根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定必需的或最佳的结合料剂量和混合料的最佳含水量。如水泥用量占结合料 30%以上时，按水泥稳定土技术要求进行混合料组成设计，水泥和石灰的比例通常可取 60:40，50:50，40:60。