王绪旺

铁尾矿渣用作半刚性路面基层材料的抗裂施工措施＊

王绪旺

（商洛学院 城乡规划与建筑工程学院，陕西 商洛 726000）

在铁尾矿渣中掺入不同剂量的水泥和粉煤灰用作半刚性路面基层，分析了5个级配的混合料掺入剂量的水泥抗裂性。结果表明，铁尾矿渣属于细集料，应掺加级配碎石进行改良；取混合料最大干密度时的水泥掺加量作为水泥使用剂量；采取预锯缝和合理的施工工艺，将极大提高水泥稳定铁尾矿废渣混合料的抗裂性。

铁尾矿渣；半刚性路面基层；抗裂性；筛余分析

生态环境部发布的《2019年全国大、中城市固体废弃物污染环境防治年报》显示：2018年重点发表调查工业企业尾矿产生量为8.8亿吨，综合利用量为2.4亿吨（其中利用往年贮存量为1 151.6万吨），综合利用率为27.1%。国内外大量的试验研究表明，将铁尾矿替代部分天然砂石应用于道路基层材料当中是可行的，并且已取得了良好的经济效益、生态效益和社会意义[1]。半刚性基层材料具有较高的强度，能承担重载的需要，但同时刚度也大，特别是胀缩系数大，又往往容易产生温度缩裂，并由此引起沥青面层产生反射性裂缝[2]。

施工工艺一定程度上是决定铁尾矿用于半刚性路面基层材料开裂与否的关键。因此，应采取相应施工措施减少路面开裂。

1 颗粒粗细评定

对柞水木梓沟铁尾矿库的铁尾矿试样称量500 g进行筛余分析[3]，结果如表1所示。

表1 铁尾矿废渣的筛余分析

孔径/mm4.752.361.180.600.300.150.075＜0.075 筛余量/g02.811.665.1127.6137.1103.452.3 分计筛余百分率/（%）00.62.3213.0225.5227.4220.6810.46 累计筛余百分率/（%）00.62.8815.941.4268.8489.52100

按照下式计算细度模数[4]，评定该铁尾矿废渣颗粒的粗细程度：

式（1）中：0.15，0.30，0.60，1.18，2.36，4.75分别为各筛上的累计筛余百分率，%。

经计算铁尾矿废渣细度模数为2.19，属于细集料。

2 抗裂施工措施

2.1 级配改良

铁尾矿废渣用作半刚性路面基层集料时，要满足高速公路和一级公路的碎石CF-A-2S级配要求[5]，试验测定铁尾矿废渣属于细集料，应掺加级配碎石进行改良，改良的集料筛孔通过率应满足0.075～31.5 mm的筛孔通过率要求，如表2所示。0.075～4.75 mm粒径范围的铁尾矿废渣不满足表2中的要求时，用机制砂或河砂进行补配，超过表2中要求的应筛出，从而保证集料级配的用量满足高速和一级公路的CF-A-2S级配通过率要求。

表2 级配筛孔通过率

筛孔尺寸/mm高速和一级公路的CF-A-2S级配通过率/（%） 级配1级配2级配3级配4级配5 31.5100100100100100 26.5100100100100100 198886848279 168279767370 13.27672686461 9.56461575349 4.754038363330 2.362826242219 1.182018161412 0.60141211108 0.30108765 0.1576543 0.07554332

2.2 无机结合料稳定类型选择

文献[5]明确了石灰粉煤灰稳定混合料不宜用于高速路和一级公路，所以铁尾矿废渣用作高速路和一级公路半刚性路面基层时，应采用水泥进行稳定。水泥掺加剂量按照3%、5%、7%、9%、11%的比例掺加，测定其获得最大干密度时的掺加量作为水泥使用量。为了提高混合料的密实性，水泥处治碎石和铁尾矿的混合料中应掺入粉煤灰，添加粉煤灰的比例宜为20%～40%，进一步试验确定，混合料中粉煤灰的光滑微珠起到了一种类似“滚珠”促进细小颗粒密实的“形态效应”[6]。

2.3 预锯缝

半刚性材料内部的较大孔隙、毛细孔和凝胶孔中的水通过扩张作用、表面张力作用、冰冻作用3个过程，对半刚性材料的温度收缩性将产生极大的影响，对水泥稳定碎石基层采取预锯缝措施，预锯缝间距为55～70 m[7]。

2.4 施工工艺

水泥粉煤灰稳定铁尾矿废渣用作半刚性基层，采用厂拌法性能稳定，其施工工艺为：施工放样→路槽碾压→摊铺已备好的铁尾矿混合料→耙平→6～8 T稳压→12～15 T碾压成型→养护。

水泥粉煤灰稳定铁尾矿废渣用作半刚性基层，按照设计配合比加水闷料8～12 h后进行拌和，拌和要均匀；混合料层铺碾压达到密实度后进行养护不少于7 d；养护完成后应立即进行路面面层施工。

3 结论

铁尾矿用作半刚性路面基层材料，为提高其抗裂性应采取以下措施：铁尾矿废渣属于细集料，当用作高速公路和一级公路的路面基层时，应掺加级配碎石进行改良，以满足碎石CF-A-2S的级配要求。用水泥稳定铁尾矿废渣混合料，当混合料取得最大干密度时的水泥掺加量作为水泥稳定铁尾矿废渣的使用剂量。采取预锯缝和合理的施工工艺，将极大地提高水泥稳定铁尾矿废渣混合料的抗裂性。

［1］曾雅钰琼，潘建平，杨秀英，等.铁尾矿在道路基层材料中的应用研究进展［J］.应用化工，2018，47（2）：358-364.

［2］吴赣昌，凌天清.半刚性基层温缩裂缝的扩展机理分析［J］.中国公路学报，1998（1）：23-30.

［3］王绪旺.商洛市丹江河砂碱活性研究［J］.商洛学院学报，2015，29（6）：45-48.

［4］范文昭，宋岩丽.建筑材料［M］.4版.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［5］中华人民共和国交通运输部.JTG/T F20—2015 公路路面基层施工技术细则［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［6］沈卫国，余秀峰，周明凯.水泥粉煤灰路面基层材料的试验研究［J］.西部交通科技，2006（6）：16-19.

［7］宫钦明.水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治［J］.交通科技，2011（Suppl 2）：16-19.

U414

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.08.011

2095－6835（2020）08－0031－02

陕西省科技计划项目“无机结合料处治铁尾矿废渣路用技术性能研究”（编号：2018GY-099）；陕西省省级大学生创新创业训练计划项目“无机结合料处治铁尾矿路用水稳定性试验研究”（编号：201832051）

王绪旺（1982—），男，硕士，讲师，主要研究方向为新型土木结构体系与材料。

〔编辑：张思楠〕