水稳煤矸石在道路底基层应用的试验研究.pdf

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1、文章编号：1009—9441(2013)01—0017—02水稳煤矸石在道路底基层应用的试验研究口口牛，J、玲(山西交通职业技术学院工程管理系，山西太原030031)摘要：针对煤矸石的工程性质，阐述了煤矸石道路底基层强度的形成机理以及煤矸石作为道路底基层材料的主要指标。结合实际工程，论证了煤矸石作为道路底基层材料的可行性，提出了在工程应用方面存在的I'n-J题和注意事项。关键词：煤矸石；水泥稳定煤矸石；道路底基层；正交试验中图分类号：U414．1文献标识码：A引言随着我国对煤炭的大量开采，煤矸石的数量也在不断增加，严重污染了环境，危害着人们的健康。随着环境保

2、护意识的增强，各种工业废渣的利用问题已受到人们的普遍重视。对于煤矸石的环境治理，目前国内外主要从两个方面加以解决：一是采用一定的措施控制煤矸石山的物化作用；二是对煤矸石进行综合利用¨J，其中将煤矸石用于道路水稳底基层是一条合适的途径。我国目前利用煤矸石筑路还处于试验阶段，尚无一套成熟的经验。因此，有必要对煤矸石的物理力学特性进行分析与研究。本文通过对当地煤矸石进行室内和室外试验，验证了煤矸石作为道路底基层材料的可行性。1煤矸石路面基层强度的形成机理1．1煤矸石的化学组成煤矸石是煤矿地下工程开挖的固体废弃物，来自于煤系地层，是含炭质岩石和其他岩石组成的混合物。

3、煤矸石主要有两种：一种是未自燃的，外观呈黑褐色；另一种是由于存放时间较长，其中的可燃成分自燃以后，形成了浅红色或白灰色的自燃煤矸石。煤矸石的化学组成主要有SiO：、AI：0，和Fe：O，。此外，还含有少量钙、镁、钾、钠等的氧化物和碳，性质比较稳定，是一种惰性材料，内部反应程度较弱，容易风化破碎¨1。1．2煤矸石路面基层强度的形成机理煤矸石混合料基层是以煤矸石为骨料，以消解石灰为粘结料，以粉煤灰为掺合料，加水拌和均匀的混合材料。煤矸石骨料空隙和表面被石灰、粉煤灰及煤矸石粉末裹覆和填充，经过机械压实后，空隙大大缩小，由于煤矸石颗粒之间的嵌锁作用和结合料的粘结作用

4、，产生一定的初期强度；另外，由于粉煤灰和煤矸石粉末中含有硅、铝、铁、钙、镁等氧化物，在适当的水分和温度条件下，能与Ca(OH)：发生火山灰效应，主要生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，呈凝胶状态或纤维状结晶体，使煤矸石颗粒之间的粘结力增强。随着龄期的增长，这些水化物13益增多，使煤矸石混合料基层获得越来越大的抵抗荷载作用的能力。煤矸石混合料基层的主要化学反应如下∞]：CaO+H20。Ca(OH)2(1)Ca(OH)2+C02一CaC03+H20(2)XCa(OH)2+Si02-t-mH20--*XCaO·Si02·mH20(3)YCa(OH)2+A1203+nH2口

5、—}yCa(OH)2·A1203·nH20(4)2室内试验2．1煤矸石的颗粒组成路基材料的级配是保证压实的重要指标。煤矸石在开挖、运输和堆放过程中受到风化作用，颗粒大小不一，具有一定的级配。表1为煤矸石原材料的筛分试验结果。表1煤矸石的筛分试验结果筛孔尺寸／mm37．531．519．09．54．752．36O．60．075通过百分率／％10085．858．131．116．O8．22．290～67～45～29～18～8～0～级配范围10090685038227从筛分结果来看，煤矸石中的小颗粒含量较高。对照规范[4]，2．36mm筛孔的含量稍超出级配范围。2．2

6、液塑限试验对煤矸石进行液塑限试验，测得液限耽=41．7，塑限％=18．5，塑性指数‘=23．2。建材技术与应用1／2013·17·2．3煤矸石混合料的试验结果由于当地土资源比较匮乏，而石料比较丰富，所以考虑用石粉来代替土作为细集料。通过试验，10％的石粉和90％的煤矸石外掺6％的水泥，其强度可达到3．7MPa，完全满足强度要求。表2是煤矸石掺土或石粉与不同剂量水泥后的试验结果。表2煤矸石掺土或石粉与不同剂量水泥后的试验结果水泥掺最大干密度最佳含强度结果量／％配合比(质量比)／(g／cm3)水量／％／MP8判定10％土4-90％煤矸石2．oo8．O2．4合格4

7、15％土+85％煤矸石1．9910．52．2不合格10％土+90％煤矸石1．9710．53．1合格515％土+85％煤矸石1．959．82．2不合格10％石粉+90％煤矸石1．9112．43．7合格620％石粉+80％煤矸石1．9811．63．0合格由于煤矸石的筛分试验中2．36mm筛孔的含量稍超出级配范围，所以掺入一定量的石粉来改善其级配。对掺人10％石粉的煤矸石进行液塑限试验，测得液限形。=37．4，塑限耽=22．9，塑性指数，。=14．5。可以看出，其液限以及塑性指数较煤矸石有所减小。试验测得的压碎值为29．1％，符合技术规范的要求(压碎值≯30％)。

8、2．4击实试验与CBR试验对掺人10％石粉的煤矸石做