石灰增钙渣混合料及其作路面基层的方法

摘要

一种用作公路路面基层的石灰增钙混合料，可以是包括石灰、增钙渣、土和适量水，其组分是：石灰∶增钙渣∶土的重量比为(6～15)∶(40～75)∶(18～60)。还可以是包括石灰、高钙粉煤灰、增钙渣和适量水，其组分是：石灰∶高钙粉煤灰∶增钙渣的重量比是(5～12)∶(15～50)∶(45～80)。还可以是包括石灰、增钙渣、碎石和适量水，其组分是：石灰∶增钙渣∶碎石的重量比是(5～10)∶(15～60)∶(35～80)。

说明书

本发明是关于利用一种新型工业废渣——增钙渣(亦称为粒化增钙渣或液态增钙渣或增钙液态渣)作高级路面基层材料。

增钙渣是火电厂燃煤锅炉——立式旋风炉排放的一种新型工业废渣。随着技术的发展和环保意识的不断提高，火电厂将现有的燃煤锅炉改造为立式旋风炉是一发展方向。

一定数量的石灰和增钙渣与其它材料相配合，加入适量的水(通常为最佳含水量)，经拌和、压实、及养生后得到的混合料，称为石灰增钙渣混合料。

现有的用作路面基层的工业废渣包括：粉煤灰、煤渣、高炉矿渣、钢渣(已稳定的)，其它冶金矿渣、煤矸石等。与本发明最接近的是石灰粉煤灰混合料和石灰煤渣混合料。对于石灰粉煤灰混合料，其特点是早期强度较低，强度增长缓慢，收缩量大(石灰粉煤灰稳定细粒土)，工程造价较高(石灰粉煤灰稳定级配碎石)。对于石灰煤渣混合料，由于煤渣料源分散，煤渣的质量无法控制，因而难以在大型工程中应用。

本发明的目的是，综合利用立式旋风炉排放的增钙渣和高钙粉煤灰，提供一种早期强度高、强度增长迅速、路用技术性能优良、造价低廉的高等级路面基层材料。同时消除由增钙渣和高钙粉煤灰造成的环境污染。

本发明是通过下述技术方案实现的。

一、石灰增钙混合料组成设计

本发明中的石灰增钙渣混合料组成设计采用重量比。

(一)石灰增钙渣稳定土(以下简称为灰渣土)

灰渣土基本上由石灰、增钙渣、土和水组成。

石灰∶增钙渣∶土的比例可以是6～15∶40～75∶18～60。

本发明较好的组成设计是，石灰∶增钙渣∶土＝9～12∶45～70∶20∶45。

本发明更好的组成设计是，石灰∶增钙渣∶土＝12∶65∶23，12∶55∶33，12∶45∶33。

(二)石灰高钙粉煤灰增钙渣(以下简称为二灰渣)

二灰渣基本上由石灰、高钙粉煤灰、增钙渣和水组成。

石灰∶高钙粉煤灰∶增钙渣的比例可以是5～12∶15～50∶45～80。

本发明更好的组成设计是，石灰∶高钙粉煤灰∶增钙渣＝(8～12)∶(20～32)∶(70～60)。

(三)石灰增钙渣稳定碎石(以下简称为灰渣碎石)

灰渣碎石基本上由石灰、增钙渣、碎石和水组成。

石灰∶增钙渣∶碎石的比例可以是5～10∶15～60∶35～80。

当碎石比例取用高限时，应采用级配碎石。

二、石灰增钙渣混合料施工方法

(一)原材料

1、石灰 石灰的质量应符合GB1594-97规定的III级消石灰或III级生石灰的技术标准。

有效氧化钙含量在20％以上的等外石灰的应用，应通过试验，只要石灰增钙渣混合料的强度符合表1或表2的标准，就可以应用。

2、土 宜采用塑性指数12～20的粘性土，土中土块的最大尺寸不应大于15mm。

3、增钙渣 采用立式旋风炉排放的增钙渣。增钙渣中二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙的含量应大于70％。

4、高钙粉煤灰 采用立式旋风炉排放的高钙粉煤灰。高钙粉煤灰中二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙的含量应大于70％，其中氧化钙的含量应大于15％。对于凝结的高钙粉煤灰块应打碎或过筛，同时消除有害杂质。

5、水 人或牲畜饮用的水源，均可使用。

(二)路拌法施工

施工要点如下：

1、石灰增钙渣混合料的下承层应符合JTJ034-93第4.4.2条的规定。

2、施工工艺流程原则上与JTJ034-93中“4.石灰工业废渣稳定土”相同。

3、对于灰渣土，宜采用以下顺序分层摊铺各原材料：素土→增钙渣→石灰。摊铺增钙渣时，应适当洒水，一般宜将含水量控制在5％左右，否则不易摊铺和整平。

4、对于二灰渣，宜采用以下顺序分层摊铺各原材料：增钙渣→高钙粉煤灰→石灰。增钙渣摊铺时含水量宜控制在5％左右。摊铺高钙粉煤灰时应注意及时洒水，以防扬尘造成环境污染。

5、初步整型后，检查混合料的松铺厚度。必要时进行减料或补料。灰渣土的松铺系数约为1.4～1.6；二灰渣的松铺系数约为1.4～1.6；用机械拌和及机械整型时，增钙渣松铺系数约为1.2～1.3。

6、整型后，当混合料处于最佳含水量±1％时，即可进行碾压。如表面水分不足，应适当洒水，但严禁洒大水碾压。

7、碾压机械宜采用12吨以上重型压路机或振动压路机。碾压一直进行到达到要求的压实度为止，不得采用前一天初步碾压成型，第二天用重型压路机追压的方式施工。

(三)中心站集中拌和(厂拌)法施工

1、对于灰渣土，厂拌法生产混合料的工艺流程如下：

将符合规定要求的石灰、增钙渣和细粒土(或集料)分别存储于有棚料仓或料堆；然后用手推车或装载机或其它传送装置(如皮带运输设备)分别定比例运送至各自的下料斗；三种原材料一同进入强制式拌和机或双转轴浆叶式拌和机或自落式拌和机(后者仅用于不含或少含粘土的集料)，与之同时，根据需要定量喷入水，进行拌和；拌和均匀后出料。

2、对于二灰渣，除将细粒土代之为高钙粉煤灰外，其工艺流程同1。

3、拌成混合料的含水量要略大于最佳值。

4、拌成混合料的堆放时间不应超过3天，宜在当天将拌成的混合料运送到铺筑现场。

5、其它施工要点同(二)。

三、石灰增钙渣混合料适用范围及技术标准

石灰增钙渣混合料可用于公路和城市道路路面基层。其适用范围及技术标准见表1和表2。

                 石灰增钙渣混合料用于公路路面基层的

                            适用范围及标准                 表1

 混合料 名  称 层  位    公路等级无侧限饱水抗压强度MPa(7天，20±2℃)   压实度    (％)灰渣土 基  层二级和二级以下公路       ≥0.6    97 底基层高速公路和一级公路       ≥0.5    95二灰渣 基  层高速公路和一级公路       ＞1.8    98二级及二级以下公路       ≥1.6    97 底基层高速公路和一级公路       ≥1.5    96二级及二级以下公路       ≥1.5    95灰渣碎石 基  层高速公路和一级公路       ≥0.8    98二级和二级以下公路       ≥0.6    97 底基层高速公路和一级公路       ≥0.5    96二级和二级以下公路       ≥0.5    95

                石灰增钙渣混合料用于城市道路路面基层的

                           适用范围及标准                    表2

混合料名称 层  位    公路等级无侧限饱水抗压强度MPa(7天，20±2℃)  压实度   (％)灰渣土 基  层干路和次干路       ＞0.8    ≥97支  路       ＞0.6    ≥95 底基层快速路和主干路       ＞0.6    ≥96次干道和支路       ＞0.5    ≥95二灰渣 基  层快速路和主干路       ＞1.8    ≥97次干路       ＞1.5    ≥96支  路       ＞1.5    ≥95 底基层快速路和主干路       ＞1.5    ≥96灰渣碎石 基  层快速路和主干路       ＞0.8    ≥97次干路       ＞0.6    ≥96支  路       ＞0.6    ≥95 底基层快速路和主干路       ＞0.6    ≥96

根据表1和表2的强度标准，选定混合料的配合比。在此配合比下，试件的室内试验结果的平均抗压强度R应符合下式的要求：

                R≥R_d/(1-Z_aCv)式中：R_d—设计抗压强度(参见表1和表2)；

  C_v—试验结果的偏差系数(以小数计)；

  Z_a—高等级公路(道路)，Z_a＝1.645；一般公路(道

      路)，Z_a＝1.282。

本发明的优点：

1、由于立式旋风炉的正常工作需要采用固定的煤种，石灰石，还要严格控制煤和石灰石的比例及细度，所以旋风炉排放的增钙渣和高钙粉煤灰的质量稳定。

2、石灰增钙渣混合料的早期强度较高，强度增长迅速，部分配比的试验结果见表3。

                                                   表3

混合料名称   配合比无侧限饱水抗压强度(MPa，20±2℃)   7天   28天  90天    180天   360天灰渣土 12∶45∶43 12∶65∶23 1.256  2.657  3.600     -     5.121 1.192  2.290  3.509     -     6.867二灰渣 8∶22∶70 10∶30∶60 2.80   6.158  9.029   12.038  20.03 3.450  7.351  11.795  16.561  23.71灰渣碎石 6∶44∶50 1.191  1.984  4.18      -     8.51

3、石灰增钙渣混合料的工程造价相对低廉。例如：煤渣的材料单价约为16元/t；碎石的材料单价约为70元/t；增钙渣的材料单价约为10元/t。

实施例：

石灰∶增钙渣∶土＝12∶45∶43。

采用路拌法施工，拌和均匀后在最件含水量下压实成型，压实度97％，7天龄期的抗压强度为1.248MPa。经过两年的观测考察，试验段的裂缝少于石灰煤渣土对比段。

实施例二：

石灰∶高钙粉煤灰∶增钙渣＝10∶20∶70。

采用路拌法施工，混合料拌和均匀后在最佳含水量条件下压实成型，压实度97％，3天龄期的抗压强度为1.6MPa。

实施例三：

石灰∶增钙渣∶土＝12∶65∶23。

路拌法施工。拌和均匀后在最佳含水量下压实成型，压实度97％，7天龄期的抗压强度为1.223MPa。经过一冬季后，路面无裂缝，而石灰粉煤灰碎石基层对比段的路面平均每隔20m出现一条贯通横缝。

实施例四：

石灰∶增钙渣∶碎石＝5∶35∶60。

拌和均匀后在最佳含水量下压实成型，压实度100％，7天龄期的抗压强度为1.015MPa。