浅谈尾矿石作为水泥稳定级配碎石基层材料的施工技术应用

曹珊珊，张 雷，马 勇

(1.龙建路桥股份有限公司国际公司,黑龙江 哈尔滨 150090;2.黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150070；3.龙建路桥股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090)

1 尾矿石的应用现状

在矿区，由于采煤生产得到的尾矿石数量较大，却不能作为建筑材料使用，造成极大浪费。国道集贤至当壁公路双鸭山(尖山区)至宝山段改扩建工程位于黑龙江省双鸭山市境内，作为矿区在道路工程中主要应用各种尾矿来代替碎石做路面基层，对当地的尾矿资源加以利用。

国外近年来对尾矿石处理及对在道路路基及路面基层中的应用总结，形成了较为系统的研究理论，并充分运用到施工实践中。在国外主要采用化学中和法、物理隔离法、表面固化法等手段对道路工程的尾矿石进行了实际应用。国内在尾矿石作为道路基层材料使用时，通过掺加外加剂和水泥用以提高水泥稳定尾矿材料的早期强度。尾矿石在道路基层中的应用可以降低道路施工成本，减轻了尾矿石在自然放置时所造成的生态环境污染和对生物体的伤害。

2 掺加尾矿石的水泥稳定碎石基层技术应用

2.1 施工准备

(1)施工现场准备：下承层验收，在开工前重新进行清理。

(2)材料准备：包括碎石、尾矿石、水泥等。

(3)设备准备：对拌和站设备进行检修、调试；运输车辆保证完好、不漏浆；压实机具、摊铺机等设备及时进行检查、调试。

(4)技术准备：对水泥、粗集料、细集料等原材料进行试验；做好掺加尾矿石混合料的配合比组成设计；进行标准密实度试验，测定最佳含水量，做好试验段施工方案及试验段技术交底工作。在满足设计强度的基础上，通过采取控制水泥用量，调整粗集料、细集料用量等措施以减少水泥稳定碎石基层、底基层裂缝的产生。

2.2 混合料拌和

(1)混合料水泥、集料的掺配比例根据配合比组成设计确定，明确各材料仓上料速度。尾矿石通过二次加工筛分集料，重点做好混合料组成设计、标准密实度及最佳含水量等。

(2)拌和机采用800型稳定土拌合机进行拌合，并采用二次振动拌和。拌合站根据基层材料设置冷拌料仓。经过调试，计量准确，能够正常运转。

(3)试验员在拌和站对水泥剂量进行滴定，按施工配合比及时调整，达到要求。对拌合站含水量进行控制，根据材料运距、施工现场情况进行调整，使其超过最佳含水量1～2%。拌合机出料前根据掺加尾矿石的混合料级配对拌合场的材料进行筛分并进行微调整。

2.3 施工过程

(1)施工放样

根据基层、底基层厚度及施工经验测放两侧钢丝线高度，通过试验路段确定水泥稳定碎石的松铺厚度。对摊铺机摊铺偏差进行控制，摊铺3 m后，在钢丝线两侧挂线进行检查厚度检查，发现偏差后调整摊铺机感应器手柄，加强摊铺厚度控制。

(2)混合料运输

根据混合料运距合理配备运输车量，以确保摊铺机连续摊铺，保证基层的平整度和减少裂缝。

(3)混合料摊铺

在混合料摊铺作业面前下承层采用洒水车将表面洒水湿润，防止因下承层吸收混合料中的水分导致与基层结合不良好。采用一台摊铺机进行混合料摊铺，防止混合料离析。配备2名测量人员，在摊铺机前负责高程放样，摊铺后及时进行标高复核，控制铺筑材料厚度。

(4)碾压

通过试验路段确定对掺加尾矿石的基层混合料施工碾压程序及碾压遍数。碾压应根据古方要求的程序控制压路机压实遍数。碾压后试验员根据确定的最大干密度和现场含水量及时测定压实度。压路机振压时，压路机应先启动静压后再进行振压；停振后静压一定距离后压路机才可以停机，防止起振过振、停振拥包的现象。

(5)平整度控制和接头处理

压路机压实后采用6 m铝合金直尺进行平整度测量，对不符合要求的及时进行处理。横向接头采用垂直衔接，采用厚木方或模板对接头进行封堵，并用直尺进行检验，对碾压完成后标高不符合部分挂线清除。

(6)检测

随时进行行压实度的跟踪检测，底基层、基层的各项技术指标的测试在规定时间内进行。

(7)养生及交通管制

碾压结束后，应立即采用保水养生膜进行养护，条件不符合时采用土工布或草袋覆盖养生，养生期不少于7 d。覆盖后洒水车洒水养生。对养生区及非养生区设立标识牌，禁止车辆在养护期内通行。

3 混合料质量控制重点

3.1 原材料的检测

在石场对原材料进行检测，严格控制试验指标，杜绝各项指标超标的材料进场使用；在拌和站试验人员对尾矿石材料进行综合指标测定。

3.2 配合比验证

委托有相应资质的单位进行理论配合比试验，试验人员根据理论配合比确定合理的施工配合比，并做好试验段数据收集。

3.3 拌和站生产要素控制

委托有资质的检定单位进行校验、检定上料口的电子秤，保证电子计量仪器的准确性。拌和站安装后进行试生产，并根据施工配合比确定拌和站设备的数据参数，对拌和站配套设施进行调整，保证拌和过程中设备、人员的熟练操作和应对突发情况的技能掌握。

3.4 施工过程控制

(1)尾矿石混合料拌合过程控制

混合料的拌合作为基层施工质量关键要素，每个环节必须设置专人控制。每作业班次生产的混合料必须经试验人员检测合格后，方可出场。对于水泥剂量不准确、含水量过大过小的混合料禁止离场。开机前3车料必须对混合料增加检测频率，防止刚开机混合料生产不稳定出现不合格材料。

(2)施工现场过程质量控制

下承层及时洒水湿润；摊铺机摊铺厚度根据试验段高度进行调整，熨平板仰角值根据设计标高进行设定；压实机具组合及压实遍数严格执行试验段数据要求。

4 技术、经济性分析

4.1 技术性分析

(1)尾矿石通过二次加工筛分集料，级配可控，压碎值强度高，含泥量小。

(2)在水稳级配碎石基层施工时，其掺量在20%左右，水泥掺量比设计掺量下浮0.6%，所制作的试件具有保水性强、集料级配均匀、无侧限抗压强度高等特点，施工现场在龄期内均能取出完整芯样。

(3)经掺加尾矿石后，水泥稳定级配碎石基层、底基层具有早期强度高、后期强度稳定，提高了基层、底基层整体强度，可以优化路面结构层整体性能。

(4)对水泥稳定尾矿石基层、底基层进行质量检测，其结果弯沉值较小，可有效提高半基层承载能力。

4.2 经济性分析

(1)能充分利用当地有效资源、降低了工程成本。

(2)在水稳级配尾矿石碎石底基层施工中，采用20%尾矿石作为集料，尾矿石碎石到场单价为35元/m3，普通碎石到场价为60元/m3，用量10 000 m3的混合料可节约10万元。结果分析可见通过尾矿石的利用，即有效利用当地现有资源，还可以节约基层施工成本。

5 结 语

近年来随着对绿色施工的深入研究和应用的高质量发展，环境保护越来越受到人们的重视，发展尾矿石等非活性掺合料对推动绿色基层施工的可持续发展能力具有重要作用,因此，在国道集贤至当壁公路双鸭山(尖山区)至宝山段改扩建工程建设中，因工程建设需要，针对尾矿石的组成情况和分布特点，对尾矿资源及其应用进行系统的基础分析，通过对尾矿石作为基层、底基层原材料的研究，把尾矿石做为基层材料应用的新资源，为尾矿石基层、底基层生产和应用提供理论基础和技术要点，同时为生态恢复和资源综合利用作出应有的贡献。