石灰粉煤灰赤泥在淄博地方道路工程的应用

　　引言：赤泥(redmud)是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过7000万吨，而2007年中国的赤泥产生量超过3000万吨。理想的赤泥综合利用技术应该是处理量大，工艺简单、操作方便，无二次污染、投资少、见效快、经济效益高的技术。而将赤泥制备成高价值的道路底基层材料，无疑是十分符合这种发展趋势的。

　　1赤泥等原材料的物化简介

　　1.1石灰

　　石灰用作激发剂，对二灰赤泥强度有明显影响，故要求使用3级以上石灰。石灰在使用前3～5天进货但不得超过10天，要充分消解，又不能过湿成团堆置时间不宜过久。

　　1.2粉煤灰

　　做道路材料粉煤灰的技术要求：粉煤灰中SiO2，Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，粉煤灰的烧失量不应超过20%，0.3mm通过率不小于90%;0.075mm通过率不小于70%。粉煤灰比面积应大于2500cm2/g，含水量不大于35%。保证配制的混合料含水量不大于最佳含水量+0.5%～1.0%。

　　1.3赤泥

　　赤泥的物理性质与粘土相似，有亚粘土之称。新鲜赤泥的塑性指数为16.7，未暴露于空气中的陈化赤泥(含水率40%左右)的塑性指数为10.1，但暴露于空气中的风化赤泥基本没有塑性。赤泥具有极好的触变性和富水性，将松散的赤泥用手捏几次，即可呈现塑性状态，同时表面析出水。物理性质如表1-1。

山东铝业公司赤泥的物理性质

　　2赤泥底基层施工及现场质量检测

　　2.1赤泥底基层施工

　　2.1.1一般技术要求

　　参考国家有关施工标准《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)，结合赤泥底基层的性能特点，并借鉴石灰工业废渣类底基层施工经验，提出了赤泥底基层施工的一般技术要求：

　　1、赤泥底基层施工时，应遵守下列规定：

　　①配料应准确;②石灰应摊铺均匀;③撒水、拌合应均匀;④应严格控制基层厚度和高程，其路拱横坡应与面层一致;⑤应在混合料处于或略大于最佳含水量时进行碾压，直到达到下列按重型击实试验方法确定的要求压实度。

　　底基层：二级和二级以下公路95%

　　2、赤泥底基层应用12t以上的压路机碾压。用12t～15t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过15cm;用18t～20t三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过20cm。

　　3、必须保湿养生，不使赤泥基层表面干燥。

　　4、赤泥底基层上未铺封层或面层时，应封闭交通，保护表层不受破坏。当施工中断，临时开放交通时，必须采用保护措施。

　　5、赤泥底基层施工时，严禁用薄层贴补的办法进行找平。

　　6、对于二级以下的公路，用二灰赤泥做底基层时，可以采用路拌法施工;对于二级公路，应采用专用的稳定土拌合机或用集中场拌法拌制混合料。

　　2.1.2二灰稳定赤泥底基层试验段铺筑

　　本试验段按照《公路路面底基层施工技术规范》(JTJ034-2000)进行施工。设计赤泥底底基层的压实厚度约20cm。施工过程如下：

　　1)计算材料用量及松铺厚度

　　根据多次实验结果，本试验段采用三种配合比赤泥：粉煤灰：石灰=75：15：10;赤泥：粉煤灰：石灰=80：10：10;赤泥：粉煤灰：石灰=85：7.5：7.5。

　　①根据赤泥底基层的长度、宽度、厚度及预定的干密度，计算需要的干混合料质量;再根据混合料的配合比、材料的含水量确定各种材料的湿料量;

　　②通过试验确定各种材料湿料松铺密度，计算各种材料的松铺厚度;

　　2)赤泥的运输及预拌

　　由于赤泥颗粒比较大，大部分粒径在20cm以上。对摊铺赤泥制造了很大困难。根据实际情况，卸料以后首先采用人工用大锤进行初步破碎，推土机大至推平。震动压路机振压一遍，对直径大于15cm以上大料进行破碎。平地机根据技术人员所测的灰点进行粗平，振动压路机振压第二遍，平地机对赤泥精平，摊铺赤泥厚度17cm，拌合后挖验厚度及高程比较合适，厚度均在21cm左右。

　　由于赤泥采用路拌的方式拌和，为便于施工并达到试验要求赤泥在出场前应先进行破碎到粒径小于2cm以下再运输到施工现场进行摊铺。

　　赤泥预拌。摊铺赤泥后由于颗粒粒径在5cm以上，采用进口中置式宝马路拌机进行预拌，通过现场对不同拌合遍数的筛分结果进行分析，确定赤泥预拌合1遍加灰后拌合2遍就可以满足大于20mm以上颗粒不超总量的10%。

　　3)摊铺石灰和粉煤灰根据宽度及底基层配合比，计算每延米所需石灰和粉煤灰按比例所组成的混合料数量。将消解好的石灰和粉煤灰在拌合场内用稳定土拌和机拌合，拌和好的二灰混合料运至在现场已打好的灰线内，并堆码成方。经现场监理工程师确认每延米所备的二灰混合料符合设计用量后，按照二灰混合料的松方密度和结构层的二灰用量计算二灰的松铺厚度，用“扣锨法”将其均匀摊铺在拌和边界线内。

　　配比一赤泥：粉煤灰：石灰=75：15：10，每延米石灰粉煤灰混合料用量2.111m3;

　　配比二赤泥：粉煤灰：石灰=80：10：10，每延米石灰粉煤灰混合料用量1.717m3;

　　配比三赤泥：粉煤灰：石灰=85：7.5：7.5，每延米石灰粉煤灰混合料用量1.312m3。

　　4)拌和

　　在拌和时我们首先在拌和机的选用上做了对比。通过对比最终决定采用进口中置式宝马拌和机拌和。

　　A、现场采用进口中置式宝马拌和机拌和，拌和深度触到路基并侵入路基5-10mm(不应过多)，以加强上下层粘结，设专人跟随拌和机，随时检测拌和深度，如拌和深度不符合要求立即通知路拌机操作员及时调整拌和深度，如有漏拌或土夹层，要及时重拌并复验。

　　B、在试验路施工中以拌和两遍为控制原则，拌和后在现场取样进行筛分和灰剂量的检测，如超粒径的含量过高或灰剂量不足，则应进行重拌或加二灰混合料后重拌。在拌和均匀灰剂量合适的情况下，均匀取样做强度试件。

　　C、拌合完成的标志是：二灰赤泥混合料色泽一致，没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒“窝”或“带”，且水分合适和均匀。

　　拌和完成后，现场取样做灰剂量测定，灰剂量满足规范要求在10.5%—11.3%之间。取样做含水率测定，加灰拌合一遍后含水率为38.3%左右，拌合第二遍之前补水约5t后，含水率在41%～42%之间，比最佳含水率43%略低。

　　为了保证颗粒的破碎效果达到要求，我们先采用拌和3遍、2遍、1遍，并对拌和后的赤泥取样现场做筛分，然后上灰后再拌和1、2遍，通过筛分结果我们得出结论，赤泥拌和1遍然后上灰后拌和两遍即可达到<20mm小于10%要求。

　　5)整形

　　⑴粗平：拌合一遍后先用胶轮压路机进行稳压，稳压完毕，测量人员测点控制高程(比设计高程高出2cm设点),再用平地机初步整平和整形，以消除路拌机拌合接头及搭接不平整处。

　　⑵精平：拌合第二遍后胶轮压路机稳压，平地机进行精平作业。精平作业前，由测量人员再次设点控制高程(比设计高程高出1.5cm)。

　　经压实后高程测量，能满足规范要求。

　　6)碾压

　　针对赤泥这种自身含水率很高的材料，采用了不同的碾压组合方案：

　　第一种：

　　初压：拌合后采用胶轮压路机稳压一遍。

　　复压：振动压路机先以1.5km/小时的速度1/2轮振压2遍。

　　复压：三轮压路机1/3轮碾压2遍。

　　第二种：

　　初压：拌合后采用胶轮压路机稳压一遍。

　　复压：振动压路机先以1.5km/小时的速度1/2轮振压3遍。

　　复压：三轮压路机1/2轮碾压3遍。

　　对不同碾压遍数的压实度进行测定，振动压路机振压两遍后压实度达到107%。三轮压路机静压一遍后压实度达到111%，两遍后达到113%。在振动压路机振压第三遍时出大量起皮现象，立即停止了振压。三轮压路机碾压第三遍后，压实度已经没有明显提高。

　　通过分析胶轮压路机稳压一遍，振动压路机1/2轮振压两遍，三轮压路机1/3轮静压两遍为最佳碾压组合。

　　7)自检、覆盖、养生：压实完成后，立即对除强度以外的其它指标自检，对个别标高超标处及压实度不足处，应及时处理。完毕后，为不使赤泥底基层表面干燥应该在碾压之后尽快向赤泥底基层补充水分，使含水率比最佳含水率大3%～5%，然后铺上草帘进行养生，以形成强度。养护期间应封闭交通，保护表层不受破坏。当施工中断，临时开放交通时，必须采取保护措施。

　　2.2现场质量检测

　　(1)根据《公路工程质量检验评定标准》(JTG081/1-2004)，进行质量测定。

　　(2)为了保证底基层质量，在现场施工过程中有几个指标需要重点控制的，它们是含水率、赤泥大块率、灰剂量以及压实度。

　　①含水率，指原料中水分与干料量之比。现场含水率的测定一般采用《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)中的酒精法。

　　②赤泥大块率，是指赤泥中粒径大于20mm的块状占赤泥总量的比例。一般现场采用取样过20mm筛的方法测定。

　　③灰剂量，指赤泥底基层混合料中石灰粉煤灰的含量。石灰对赤泥底基层强度的形成有重要的激发作用，石灰含量对赤泥底基层的性能有较大影响。现场一般采用《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)中的EDTA法测定：取拌和均匀的底基层混合料经适当处理后用EDTA滴定，然后在之前在实验室做出的EDTA耗量与石灰剂量关系标准曲线(见图2-2)上查出石灰剂量。

　　图2-2EDTA耗量与石灰剂量关系标准曲线

　　④压实度，指辗压后赤泥底基层混合料的干密度与最大干密度之比。现场压实度测定按照《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)中的灌砂法。

　　3结论

　　通过赤泥在地方道路上的应用，表明只要采用合适的配合比和施工工艺，严格控制重点施工指标，赤泥底基层的强度完全能够达到国家对高等级道路底基层的要求。在环境问题越来越受到重视的今天，将大量堆砌无用的赤泥制成成本低廉、性能优良能道路底基层材料，该项技术符合国家大力提倡的可持续发展的战略，具有广阔的市场前景和强大的市场竞争力，是环境保护与基础建设的完美结合，将使赤泥综合利用达到一个新的阶段。

　　4参考文献

　　1.沙庆林.公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000).交通部公路科学研究所，2000年.

　　2.梁乃兴，申爱琴.工程材料.北京：人民交通出版社，2001年5月.

　　3.齐建召.赤泥道路材料的试验研究【D】，华中科技大学，2005年.