石灰工业废渣稳定土基层施工成果

(一)概述

随着工业的发展，工业废渣逐渐增多，如何综合利用工业废渣引起了国内外的重视。近年来，我国利用工业废渣铺筑路面基层，取得了显著的成绩，不但提高了路面使用品质，而且降低了工程造价，变废为宝，具有显著的经济效益。

公路上常用的工业废渣有：火力发电厂的粉煤灰和煤渣、钢铁厂的高炉渣和钢渣、化肥厂的电石渣，以及煤矿的煤矸石等。粉煤灰和煤渣中含有较多的SiO2、CaO或Al2O3等活性物质。用石灰稳定工业废渣时，石灰在水的作用下形成饱和的Ca(OH)2溶液。废渣的活性SiO2和Al2O3在Ca(OH)2液中发生火山灰反应，生成水化硅酸钙和铝酸钙凝胶，把颗粒胶凝在一起，随水化产物不断产生而结晶硬化，具有水硬性。温度较高时，强度增长快，因此，石灰稳定工业废渣最好在温暖或高温季节施工，并加强保湿养生。

工业废渣材料主要用石灰与之综合稳定，即石灰工业废渣材料。常用的石灰工业废渣材料有石灰粉煤灰类及石灰其他废渣类。

石灰稳定工业废渣基层具有水硬性、缓凝性，强度高、稳定性好，成板体且强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂，收缩性小，适应各种气候环境和水文地质条件等特点。所以，近几年来，修建高等级公路，常选用石灰稳定工业废渣作高级或次高级路面的基层或底基层。

(二)材料要求

(1)石灰。工业废渣基层所用结合料是石灰或石灰下脚料。石灰的质量应符合Ⅲ级以上技术指标。

(2)废渣材料。粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的粉状灰渣，主要成分是二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)和三氧化二铁(Fe2O3)，这些氧化物总含量一般要求超过70%。粉煤灰的烧失量一般要小于20%，如达不到上述要求，应通过试验后才能采用。干粉煤灰和湿粉煤灰都可以应用。干粉煤灰堆放时应洒水以防飞扬。湿粉煤灰堆放时，含水量不宜超过35%。粉煤灰比表面积宜大于2 500 m2/g(或70%通过0.075 mm筛孔)。

(3)粒料(砾料)。高速公路和一级公路集料的压碎值应不大于30%，二级及二级以下公路集料的压碎值应不大于35%。颗粒最大粒径，高速公路和一级公路不大于31.5 mm，二级及二级以下公路不大于37.5 mm。

石灰工业废渣混合料中粒料质量宜占80%以上，并有良好的级配；石灰粉煤炭(简称二灰)沙砾混合料的级配范围应符合表7.4规定，二灰碎石混合料的级配范围应符合表7.5规定。

表7.4　二灰沙砾混合料的级配范围

表7.5　二灰碎石混合料的级配范围

(三)混合料组成设计

石灰工业废渣混合料组成设计的内容包括：根据表7.6的强度标准，通过试验选取适宜、稳定的土，确定石灰与粉煤灰或石灰与煤渣的比例，确定石灰粉煤灰或石灰煤渣与土的比例(均为质量比)，确定混合料的最佳含水量。

表7.6　二灰混合料的强度和压实度(www.xing528.com)

(四)石灰粉煤灰类基层

石灰粉煤灰稳定类包括二灰、二灰土、二灰砂、二灰沙砾和二灰碎石等。

石灰粉煤灰基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层。在二灰中掺入一定量的土，加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称为二灰土基层。混合料的配合比组成要符合表7.6的强度标准，各地可根据当地的实践经验参考以下配比选用。

采用石灰粉煤灰土作基层或底基层时，石灰与粉煤灰的比例常用1∶4～1∶2(对于粉土，以1∶2为宜)。石灰粉煤灰与细粒土的比例可以是10∶90～30∶70。若采用30∶70的比例，石灰与粉煤灰之比宜为1∶3～1∶2。

采用石灰粉煤灰与级配的中粒土和粗粒土时，石灰与粉煤灰的比例为1∶4～1∶2，石灰粉煤灰与级配的中粒土和粗粒土的比例常采用1∶6～1∶4。

研究表明，为了防止裂缝，采用的石灰与粉煤灰的比例为1∶4～1∶3，集料含量为80%～85%最佳(沪宁高速公路达88%)，既可抗干缩又可抗温缩。不少地区在修筑高级或次高级路面时选用这种基层和底基层，减少了因基层反射裂缝而引起的面层开裂问题，同时还减轻了沥青路面的车辙。

石灰粉煤灰类基层的施工，同石灰稳定土基层的施工。施工应尽量安排在温暖或高温季节，以利于形成早期强度而成型。

(五)石灰煤渣类基层

石灰煤渣(以下简称“二渣”)基层是用石灰和煤渣按一定配合比，加水拌和、摊铺、碾压、养生成型的基层。二渣中掺入一定量的粗集料称为三渣；掺入一定量的土，就成为石灰煤渣土。混合料的配合比组成，各地可根据当地气候、水文地质条件、公路等级及实践经验参考以下配比选用。

采用石灰煤渣作基层或底基层时，石灰与煤渣的比例可以是15∶85～20∶80。

采用石灰煤渣土作基层或底基层时(土为细粒土)，石灰与煤渣的比例可以用1∶4～1∶1，但混合料的石灰不得少于10%，石灰煤渣与土的比例可用1∶4～1∶1。

采用石灰煤渣土粒料作基层或底基层时，石灰∶煤渣∶粒料=(7～9)∶(26～33)∶(58～67)。

为了提高石灰煤渣和石灰煤渣土的早期强度，可外加1%～2%的水泥。

石灰煤渣、石灰煤渣土和三渣都具有水硬性，物理力学性能基本上与石灰土相似，但是强度与水稳定性都比石灰土好。石灰煤渣的28 d强度可达1.5～3.0 MPa，并随龄期增长。初期强度增长慢，有一定的塑性。研究表明，当采用石灰煤渣粒料时，基层抗缩裂能力有所改善。

石灰煤渣类基层的施工程序和方法基本上与石灰土基层相同，但要加强养护，重视提高初期强度，防止早期重交通下发生破坏现象。