综合稳定煤矸石路面基层混合料的试验研究

赵文美，程培峰

(1.黑龙江省公路勘察设计院;2.东北林业大学)

1 试验方案

根据文献可知单用水泥和石灰稳定煤矸石效果不好，所以本研究采用水泥或石灰两种结合料与煤渣或粉煤灰两种工业废料综合稳定煤矸石(本文煤矸石均为自燃煤矸石)，即水泥煤渣稳定煤矸石、二灰(石灰粉煤灰)稳定矸石。现场选取有代表性的煤矸石，在室内进行机械破碎，并筛分备用。

煤渣中含有一定量的氧化物，遇水泥和水活性被激活，成为一种综合的结合料共同稳定煤矸石，另外煤渣具有一定的颗粒，掺加到煤矸石中可进一步调整混合料级配。根据无机混合料配合比设计理论，通过试配，最后拟定:水泥煤渣稳定煤矸石的配合比为m煤矸石∶m煤渣=60∶40，水泥剂量为7％。

一般二灰稳定土用做基层时，二灰的质量应占15％，最多不超过20％，石料颗粒的最大粒径不应超过31.5cm，其颗粒组成宜符合路面基层施工技术规范的要求，粒径小于0.075cm的颗粒含量宜接近0。经过计算调整，石灰粉煤灰稳定煤矸石的配合比为m石灰∶m粉煤灰∶m红矸石=10∶20∶70。分别制备7％水泥煤渣稳定煤矸石试件和二灰稳定煤矸石试件。

两种煤矸石混合料的矿料级配如表1所示。

表1 煤矸石混合料的级配

2 试验结果与分析

2.1 击实试验

由于矿料的最大粒径为31.5mm，所以击实试验选用规范中标准击实试验的丙法，即试筒内径15.2cm、击实分三层，每层击实次数为98次。每种混合料制备包括最佳含水率的5种不同含水率的试样，分别进行标准击实试验，测定各自的含水率和干密度，以含水率为横坐标、干密度为纵坐标绘制干密度与含水率关系曲线，根据关系曲线求出混合料的最大干密度和对应的最佳含水率。7％水泥稳定煤渣稳定煤矸石和石灰粉煤灰稳定煤矸石的击实试验结果见表2。从表2可以看出，综合稳定煤矸石混合料的最佳含水率略大于水泥稳定砂砾或水泥稳定碎石的，但最大干密度却远小于大于水泥稳定砂砾或水泥稳定碎石的。这主要是由于煤矸石燃烧后其自身密度较低，表观密度仅为2.233g/cm3，是一般石料的83％。

2.2 无侧限抗压强度试验

无侧限抗压强度试件采用直径15cm、高度15cm的圆柱形试件，试件压实度按无机结合料稳定基层标准，即压实度采用98％。按最佳含水率预定材料比例拌合混合料，用静压法按98％的压实度制备无侧限抗压强度试件，试件在温度为20±1℃、相对湿度大于90％的标准条件下养生7d，养生6d后将试件取出称量质量，符合要求的浸水一昼夜，然后取出称重量高，计算吸水率，测定无侧限抗压强度。两种综合稳定的煤矸石混合料无侧限抗压强度试验结果如表3所示。

表2 击实试验结果

表3 7d无侧限强度试验结果与规范对比

从表3可以看出，7％水泥煤渣稳定煤矸石7d无侧限抗压强度为3.17MPa，达到了重交通的路面基层要求，水泥煤渣稳定煤矸石可以用于一级及以下等级公路或除了快速路的城市道路路面基层;二灰稳定煤矸石7d无侧限抗压强度为1.91MPa，远大于特重交通路面基层不小于0.8MPa要求，说明二灰稳定煤矸石可以用于任何等级公路或城市道路路面基层。比较两种混合料试验结果可知，用二灰稳定煤矸石的效果优于用水泥煤渣稳定煤矸石。

3 结论

(1)自燃煤矸石的颗粒大小不一，使用时需进行机械加工粉碎，或添加其他集料调整级配，使混合料满足级配要求。

(2)从7d无侧限抗压强度来看，综合稳定煤矸石可用于相应交通等级的公路和城市道路路面基层。

(3)用二灰稳定煤矸石的效果优于用水泥煤渣稳定煤矸石，所以有条件的工程可以优先考虑采用二灰稳定煤矸石。

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