煤矸石在路基工程中的应用
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3 室内试验 311 筛析试验
粒度分析采用筛分法 , 结果见图 1。
从图 1可以看出 , 煤矸石颗粒级配良好 , 不需进 行人工级配 , 这有利于施工 。 312 混合料对比试验
为了能够更好地了解煤矸石的压实特性 , 分别测 出它们的最大干容重 、最佳含水量和强度 , 计算得出
2 MPa左右 。注浆完毕后 , 立即用清水冲洗注浆管 , 以防沉浆凝固 , 并使管路畅通 。
国外利用煤矸石早在第二次世界大战以前就已开 始 , 但是直至 20世纪 60 年代后期 , 才真正引起各国 重视 。英国大部分已燃的煤矸石 , 用作公路 、堤坝和 其它土建工程的普通填充物 。美国利用 “红矸石 ” (燃烧过的煤矸石渣 ) 作为筑路材料 , 是目前煤矸石 用量最大的一种途径 。
国内利用煤矸石最早是在 20 世纪 80年代 。例如 煤矸石砖及砌块 , 矿用轨枕和支架 , 矸石混合料修筑 沥青路面的基层与底基层 , 直接填筑路基等等 。1994 年 , 山东枣庄使用煤矸石作路基 [1 ] , 这为煤矸石用作 路基填料提供了有价值的试验和经验 。以后陆续有许 多矿区也开始利用煤矸石作路基填料 , 其经济效益和 社会效益非常显著 。
( 4) 框架梁采用 M30 的水泥砂浆 , 一次性自孔 底注浆 。框架梁横向每隔 10 m 左右设置一道伸缩缝 , 缝宽 2 cm , 用沥青木板填塞 。框架梁施工时要保证框 架梁的顶面平顺和美观 , 钢筋间距要满足要求 。 612 钢锚管注浆施工注意事项
(1) 钢锚管运输 , 摆放及下管安装应注意保护 好管壁胶带 。
关键词 煤矸石 占地 污染 路基填料
1 引言 煤矸石是与煤伴生或共生的一种坚硬岩石 , 经过
煤炭开采和洗选加工排出的固体废弃物 。据统计 , 我 国煤矸石产量约为原煤产量的 15 % ～20 % , 目前全 国历年煤矸石积存量已达 16 亿吨以上 , 占地 113 万 公顷 。然而随着煤炭生产量的扩大 , 每年煤矸石又以 排放量 115亿吨的速度增长 。全国每年除综合利用约 6000万吨外 , 其余部分作为工业固体废弃物混杂堆 积 [1 ] 。大量的煤矸石堆积侵占了大片农田 , 同时在自 然条件下通过水源 、空气 , 破坏了生态环境 。因此 , 如何治理和综合利用煤矸石正越来越得到人们的重视 。
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全国中文核心期刊 路基工程 2008年第 2期 (总第 137期 )
煤矸石的压碎值 , 见表 1。
表 1 材料对比试验结果表
材料名称
煤矸石 煤矸石 +石灰
最大干容重 / ( g·cm - 3 )
21173 11951
最佳含水 量 /% 611 616
师旭超等 : 煤矸石在路基工程中的应用
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煤矸石在路基工程中的应用
师旭超 金 萍 周 岸
(河南工业大学土木建筑学院 河南郑州 450052)
摘 要 通过试验结果表明煤矸石适合作路基填料 , 不仅解决了煤矸石的堆积占地问题 , 更重要 的是避免了对生态环境的破坏 , 社会效益和经济效益显著 。
鉴于煤矸石的特性 , 用于填筑路基时其洒水显得 十分重要 。水可为煤矸石提供压实所必需的水膜 , 这 种水膜在填料颗粒间起润滑作用 , 还为煤矸石的化学 反应提供水分 。要求洒水达到 “透 、流 、饱 ”的程 度 , 且层间间隔时间尽可能长一些 , 以保证煤矸石的 物理 、化学反应能充分进行 。 415 碾压
施工技术 , 2006, 35 (11) : 78 - 82. [ 4 ] 梅 (州 ) 河 (源 ) 高速公路华城至蓝口段路堑高边坡施工图设计. 铁
道部科学研究院深圳研究设计院 , 2003. 10. [ 5 ] 朱宝龙 , 杨 明 , 胡厚田等. 类土质边坡锚固特性的试验研究 [ J ]. 岩土
( 2) 碾压后应满足 : 基床表层地基系数 K30 ≥112 MPa / cm; 基床底层地基系数 K30 ≥110 MPa / cm; 基床 下部地基系数 K30 ≥018 MPa / cm。
5 结束语 (1) 煤矸石作为一种废弃物 , 在公路中的使用
为环境保护开辟了新的途径 , 还可为矿区改善道路状 况 , 减少路面损坏 , 延长道路使用寿命以及节省投资 等 , 意义十分重大 。
表 2 承载比试验结果表
材料名称 煤矸石
510mm 贯入量 时承载比 / %
391480
膨胀量 %
01147
吸水量 %
11610
煤矸石 +石灰
421350
01341
21940
级配碎石
01234
01060
ห้องสมุดไป่ตู้
01420
试验结果表明 , 煤矸石的颗粒级配 、压碎值和强 度都满足要求 , 采用纯煤矸石填筑路基和路面底基层 是可行的 。
- 117.
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出版社 , 2004. 4.
收稿日期 : 2007 - 03 - 09
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( 2) 严格控制配合比 , 水泥浆要搅拌均匀 , 保 证搅拌时间 ; 注浆时要不断搅动浆液 , 以防沉浆 , 注 意观察注浆泵和孔口压力值及注浆量的变化 ; 每注浆 完一次都要清洗注浆管及密封盖 。
(3) 搅拌好的水泥浆要过滤 , 滤掉浆体中的块 状及颗粒物质 , 以保证注浆质量和效率 。
参考文献 :
碾压应采用中型或重型振动压路机 , 碾压开始宜 用慢速 , 最大速度不超过 4 km / h, 先慢后快 , 由弱 振至强振 [5 ] 。一般先用大吨位振动压路机振压 3 ～4 遍 , 再静压至稳定 , 确保碾压均匀 , 密实平整 。 416 压实
( 1) 煤矸石的分层虚铺厚度应控制在 40 cm 左 右 , 以确保路堤压实效果 。
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由于施工场地及地基土不同 , 应区别处理 。 ( 1) 干燥地段 。对地面进行整平碾压后 , 用粘 性土填筑 2 % ～3 %的路拱 (见图 2) 。
红煤矸石吸水性强 , 把潮湿路段挖开后加入红煤矸 石 , 然后碾压 ; ③若局部地基软湿层较厚 , 则挖除软 湿土后换填粒径较大的煤矸石 [4 ] 。 413 摊铺
( 2) 煤矸石组成较复杂 , 不同矿井 、不同矿脉 所排放的煤矸石成分有较大的不同 。与一般土质路堤 相比 , 煤矸石路基的问题主要是 : 易风化 , 不宜长期 浸水 , 边坡稳定验算参数如容重 、内摩擦角变化较 大 ; 煤矸石中有害成分硫和未燃碳给其利用带来困 难 ; 目前尚未形成完善的 、科学的设计 、施工规范和 检验标准 。虽如此 , 相信随着我国科技水平的不断进 步 , 以煤矸石作路基填料定有更加广阔的前景 。
[ 5 ] 温丽萍. 煤矸石路基施工 一 例 [ J ]. 山 西 建筑 , 2002, 28 ( 5 ) : 18
- 19.
收稿日期 : 2006 - 10 - 06
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摊铺前应先放出路堤边线 、土质包坡边线 、盲沟 位置等 , 摊铺长度应以当天摊铺当天碾压为原则来确 定 [5 ] 。煤矸石的松铺系数为 112～113, 稍小于土的松 铺系数 , 其松铺厚度一般为 30 cm。在摊铺过程中 , 应将粒径超过 20 cm 的大块清除 。路基应保证良好的 平整度和横坡 , 防止路基积水 。在雨季施工时 , 每隔 40 cm 设置泄水槽 , 以利排水 [5 ] 。 414 洒水
313 承载比试验 (见表 2) 纯煤矸石与掺 10 %剂量石灰和煤矸石混合料对
比 , 其贯入度为 510 mm 的承载比较接近 , 而其膨胀 量和吸水量相差较大 , 表明纯煤矸石在饱水 ( 4 昼 夜 ) 后有一定的抗水性和承载能力 。还可以看出 , 不 掺任何胶结材料的级配碎石 , 其强度和承载比均不如 纯煤矸石 。
师旭超 , 男 , 副教授 , 博士 。
2 道路路基填料的基本要求 路基是路面的基础 , 路基的强度和稳定性是保证
路面强度与稳定性的基本条件 , 只有这样才能保证路 面的正常使用 [2 ] 。由于路基的重要作用 , 除要求路基 设计有正确合理的断面尺寸外 , 还应满足 : ①具有足 够的整体稳定性 ; ②具有足够的强度 ; ③具有足够的 水稳定性 。这三点是保证路基在车辆荷载与自然因素 作用下正常工作的前提 。
4 路基施工 411 煤矸石选择
煤矸石作为路基填料 , 从强度和承载力考虑 , 应 选用贮存时间较长 , 经过强物理风化 、化学风化的煤 矸石 。以红 、黄 、灰色为优 , 黑色最差 , 风化成粉末 的为优 , 大块含量不宜过多 , 否则应利用机械加工成 小块 [4 ] , 达到级配良好 , 确保碾压后的密实度 。 412 基底处理
