专利名称：烧结法赤泥路面基层材料及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种烧结法赤泥路面基层材料及其施工方法，属于赤泥的再利用技术。
背景技术：
铝土矿经碱溶出处理，制取氧化铝后所剩余的赤红色粉泥状高含水量的强碱性固体废料，称为赤泥，其成份和产出量因矿石品位、生产方法、技术水平而异。每生产1t的Al2O3大约排放赤泥1～1.5t。国外大部分铝厂将赤泥排入海洋进行处置。国内铝厂一般处于内陆省份，通常是修建堆场进行堆存。大量的赤泥由于未得到充分的利用和处理，长期占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护管理费用，且含碱废液污染地表水、地下水源，造成自然生态环境破坏，并且制约着铝工业的可持续发展。赤泥的综合利用成为一项世界性难题。
国内外开发了利用赤泥生产水泥、制备建材、烧结陶瓷、作为塑料填料等综合利用技术，然而大部分技术由于吃渣量小或经济性差而没有获得推广。利用赤泥作为道路材料是大规模利用赤泥的一种有效途径。文献中报道过利用广西平果铝的拜耳法赤泥固化后作道路基层材料(谢源等，“赤泥道路基层材料配制与成型工艺研究”，矿冶，2002(1)4～7)。由于铝土矿品位、生产方法不同，拜耳法赤泥与烧结法赤泥存在较大差别。拜耳法赤泥活性差，虽然长期堆存，但仍然是松散的细粒级土料，需要靠外部的固化剂才能形成稳定强度，这种固化材料的抗冻性能较差、抗水冲刷能力差、耐久性差，细粒级的物料拌和均匀一般采用集中搅拌机场拌法施工。烧结法赤泥中2CaO·SiO2等活性物质多，堆存过程中容易结块，如何采用其它原料和外加剂激发烧结法赤泥的活性、如何确定整体固化性能好、抗冻性能高、抗水冲刷能力强的赤泥基层材料的配方、如何在道路施工中对结块的赤泥进行破碎、如何拌和均匀是烧结法赤泥作为路面基层材料应用的难点。由于烧结法赤泥的性状及固化机理与拜耳法赤泥完全不同，确定烧结法赤泥作为路面基层材料的原料配比、施工方式、大块率控制、养护中水分的控制是整个烧结法赤泥路面基层材料的技术关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结法赤泥路面基层材料，充分利用烧结法赤泥进行筑路，赤泥消耗量大，并通过提供适宜、快速的施工方法，能够铺筑高质量的路基。
本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥 75％～85％粉煤灰 10％～17％石灰 5％～15％外添加剂 1％～3％。
其中外添加剂为造纸黑液或石膏粉。
本发明针对烧结法赤泥不同的性状和固化机理，通过研究、试验确定了适宜的配料组成，以及造纸黑液和石膏粉外添加剂，该外添加剂能够激发赤泥和粉煤灰内的活性物质，提高早期强度，获得整体固化性能好、抗冻性能高、抗水冲刷能力强的赤泥基层材料，使烧结法赤泥路面基层材料能够稳定地达到高等级公路的强度标准。
以上述配料组成为基础，本发明烧结法赤泥路面基层材料的适宜、快速施工方法采用路拌法，依次按照下列步骤进行(1)将赤泥均匀铺于压实好的土路基上，用稳定土拌和机预先拌和2遍，也可以多拌和几遍，把赤泥块破碎、铺匀，再用压路机碾压1～2遍，然后用平地机整出2％的路拱，拌和、碾压过程中进行洒水，形成赤泥层；(2)在赤泥层再依次摊铺粉煤灰、石灰和外添加剂，然后，采用稳定土拌和机将混合料再拌和2遍，一方面利用拌和机高速旋转的刀片破碎赤泥块，保证赤泥块的破碎效果，另一方面将赤泥、粉煤灰、石灰和外添加剂混合均匀，使粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制在10％以下，混合料色泽一致，并伴有洒水；(3)洒水、碾压、整形、再碾压形成基层，保持混合料在适宜胶凝的含水率45～48％，在基层表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。养护时间一般在6天至15天，大部分在7天左右。
混合料拌和均匀后，最好先用平地机初步整平和整形，以暴露潜在的不平整，尽量减少垫补情况。
在整形后，使用压路机在路面全宽内进行碾压，碾压次数不少于6遍至压实，设计要求底基层≥95％，基层≥97％。在碾压结束前，用平地机再平整整形一次，使其纵向顺适。
由于赤泥基层的缓凝性，在养护期间封闭交通，保护基层不受破坏。
实际试验施工路段情况依据本发明完成了国内第一条以烧结法赤泥作为路面基层材料的公路的修建，即全长4km的淄博市淄川区罗村镇南山路。经过淄博市交通局现场钻芯取样，赤泥路面基层材料的性能达到了高速路和一级公路的强度标准(JTJ 034-2000)。
本发明专利实施以后，与现有路面基层材料相比，具有以下优点1、在石灰、粉煤灰以及少量外添加剂的激发作用下，烧结法赤泥路面基层材料具有较高的整体强度和抗冻性能，特别适合在我国北方推广应用，试件在28d龄期时进行五次冻融循环后，抗压强度仍然在3MPa以上，质量损失率为0.56％。拜耳法赤泥本身没有活性，只是靠外加的固化剂形成的固化强度，因此，拜耳法赤泥作为路面基层材料抗冻性能、抗水冲刷能力、耐久性差。
2、本发明提供的烧结法赤泥路面基层材料其中赤泥掺入量在75％以上，本发明技术为国内绝大部分氧化铝厂堆积的烧结法赤泥提供了一条有效的综合利用途径，减少赤泥堆放，保护环境。
3、在相同物料运输距离的条件下，本发明利用赤泥等废渣筑路，与利用传统路面基层材料(如二灰碎石和水泥稳定土等)筑路相比，筑路成本低。
4、利用本发明提供的烧结法赤泥路面基层材料筑路，其性能达到了高速路以及一级公路的强度标准，然而传统的二灰、二灰土和二灰砂难以达到二级和二级以上公路高等级路面的基层的强度要求。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥 75％粉煤灰 15％石灰 10％造纸黑液外添加剂 2％。
筑路施工方法如下(1)按照配料配比准备赤泥、粉煤灰、石膏粉和外添加剂原料，确定各种原料的湿料松铺密度，计算各种材料的松铺厚度；(2)将赤泥按计算松铺厚度均匀摊铺于碾压处理好的土路基上，采用稳定土拌和机预先拌和2遍，对大块赤泥进行预破碎；用压路机碾压1～2遍，然后用平地机整出2％的路拱，拌和、碾压过程中进行洒水，形成赤泥层；(3)在赤泥层上依次摊铺粉煤灰、石灰和外添加剂，采用稳定土拌和机再拌和2遍，在拌和过程中进行洒水，使拌和后粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制为8％，达到设计要求，混合均匀，混合料色泽一致；(4)混合料拌和均匀后，先用平地机初步整平和整形，以暴露潜在的不平整，尽量减少垫补情况；(5)整形后，用压路机在路面全宽内进行碾压，碾压次数不少于6遍，使压实度达到设计要求底基层≥95％，基层≥97％。在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适；(6)施工完毕之后，在赤泥基层表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护，洒水使混合料含水率在46％。养护期为7天，养护期间封闭交通。
按上述施工方法，最大干密度为1.25g/cm3。用环刀法检测压实度基层为98.5％，底基层为95.1％。抗压试件7d浸水抗压强度为1.64MPa，达到一级高速公路强度标准。
实施例2本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥85％粉煤灰10％石灰 5％石膏粉外添加剂3％。
筑路施工方法拌和后粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制为9％；碾压后，洒水使混合料含水率在45％进行养护，其它同实施例1。
按上述施工方法，最大干密度为1.20g/cm3。用环刀法检测压实度基层为97.5％，底基层为95.2％。抗压试件7d浸水抗压强度为0.9MPa，达到一级高速公路强度标准。
实施例3本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥 75％粉煤灰 15％石灰 10％石膏粉外添加剂 1％。
筑路施工方法拌和后粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制为8％；洒水使混合料含水率在48％进行养护，其它同实施例1。
按上述施工方法，最大干密度为1.25g/cm3。用环刀法检测压实度基层为98.5％，底基层为95.1％。抗压试件7d浸水抗压强度为1.63MPa，达到一级高速公路强度标准。
实施例4本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥80％粉煤灰12％石灰 8％造纸黑液外添加剂 2.5％。
筑路施工方法拌和后粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制为9％；洒水使混合料含水率在47％进行养护，其它同实施例1。
实施例5本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥82％粉煤灰12％石灰 6％造纸黑液外添加剂 1.5％。
筑路施工方法拌和后粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制为7％；洒水使混合料含水率在46％进行养护，其它同实施例1。
实施例6本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥78％粉煤灰10％石灰 12％石膏粉外添加剂2％。
筑路施工方法拌和后粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制为8％；洒水使混合料含水率在47％进行养护，其它同实施例1。
权利要求
1.一种烧结法赤泥路面基层材料，其特征在于其配料重量百分配比为烧结法赤泥 75％～85％粉煤灰 10％～17％石灰5％～15％外添加剂1％～3％。
2.根据权利要求1所述的烧结法赤泥路面基层材料，其特征在于外添加剂为造纸黑液或石膏粉。
3.根据权利要求1所述的烧结法赤泥路面基层材料的施工方法，包括配料、铺料和碾压，其特征在于依次按照下列步骤进行(1)将赤泥均匀铺于压实好的土路基上，用稳定土拌和机预先拌和2遍，把赤泥块破碎、铺匀，再用压路机碾压1～2遍，然后用平地机整出2％的路拱，拌和、碾压过程中进行洒水，形成赤泥层；(2)在赤泥层再依次摊铺粉煤灰、石灰和外添加剂，然后，采用稳定土拌和机将混合料再拌和2遍，使粒径＞20mm的赤泥颗粒含量控制在10％以下，混合料色泽一致，并伴有洒水；(3)洒水、碾压、整形、再碾压形成基层，保持混合料含水率在45～48％，在基层表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。
4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于混合料拌和均匀后，先用平地机初步整平和整形。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于整形后，压路机在路面全宽内进行碾压，碾压次数不少于6遍至压实，在碾压结束之前，用平地机再平整整形一次。
全文摘要
本发明所述的烧结法赤泥路面基层材料，其配料重量百分配比为烧结法赤泥75％～85％、粉煤灰10％～17％、石灰5％～15％，外添加剂1％～3％。根据配料，用路拌法施工筑路。本发明充分利用烧结法赤泥进行筑路，并通过提供适宜、快速的施工方法，能够铺筑高质量的路基。赤泥消耗量大，为烧结法赤泥提供了一条有效的综合利用途径，减少赤泥堆放，保护环境，用赤泥等废渣筑路，降低筑路成本。本发明烧结法赤泥路面基层材料可形成较高的整体强度和抗冻性能，特别适合在我国北方推广应用。
文档编号E01C3/04GK1792954SQ20051004515
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者侯健, 杨家宽, 姚昌仁, 齐波, 刘辉, 邢国, 郭怀胜, 于华东, 刘伟, 赵文海 申请人:山东铝业股份有限公司