一种赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构及方法与流程

本发明涉及工业废弃物资源化利用及道路工程领域，具体地说是一种赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构及方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展和交通量的增长，很多道路的实际交通量已经远超设计交通量，服务水平下降、安全事故增多，道路改扩建工程已是迫在眉睫。道路的改扩建需要对老路进行拼宽，这不仅占用大量土地，影响原有道路两侧土地的使用功能，而且新路的填筑需要消耗大量的土石方，造成土地资源的浪费。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的固体废渣，每生产1吨氧化铝会附带产生1.0～2.0吨赤泥。目前赤泥主要采用干坝形式堆存，占用了大量的土地，也对周边区域造成环境污染和安全隐患的风险。赤泥具有密度轻、收缩稳定性好、持水性强等优点，但也存在碱性高、强度低、水稳定性差等应用问题，无法直接用于工程建设。因此，对道路扩建拼宽存在问题与赤泥的有效消耗与利用进行系统研究是非常迫切和必要的。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构，通过老路功能台阶、轻质填料、薄壁挡墙三者之间的技术互补与协同作用，共同形成节约空间、变形协调的道路扩建拼接整体结构。

本发明进一步的技术任务是提供一种赤泥基轻质填料道路扩建拼接方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构，包括原有道路结构和拼接台阶，其特点是扩建道路外侧设置有挡墙，挡墙与拼接台阶之间填筑有赤泥基轻质填料，新路路面铺筑在赤泥基轻质填料顶面的挡墙与拼接台阶之间。

所述原有道路结构包括面层、基层、路床、路基，面层部分拼接台阶宽度优选为15~20cm，基层部分拼接台阶宽度优选为30~40cm，路床部分（石灰土或二灰土）拼接台阶和路基部分拼接台阶宽度优选为50~100cm。

面层部分、基层部分及路床部分台阶深度与原有道路结构层厚度一致，路基部分台阶厚度为50~80cm。

挡墙优选采用薄壁结构，可间隔10~15m设置加筋肋板。挡墙的宽度优选为30~50cm。

所述挡墙下端可设置挡墙基础，挡墙基础的厚度优选为15-45cm，可位于原地面以下，其内边与加筋肋板下缘齐平，其外边距挡墙的外侧墙面20-40cm。

所述加筋肋板呈三角形，与挡墙垂直，且嵌入赤泥基轻质填料中。

挡墙薄壁结构和/或加筋肋板均优选钢筋混凝土材料制成，混凝土强度等级不小于30mpa，抗渗等级不小于p8，抗冻等级不小于f200。

为了为新路路面提供足够支撑，赤泥基轻质填料顶部的当量回弹模量应大于50mpa，新老道路的沉降差不大于0.5%。

作为优选，赤泥基轻质填料的流动度为14~18s，密度小于1.05g/cm³，无侧限强度不小于1200kpa。

为了使赤泥基轻质填料满足上述性能要求，赤泥基轻质填料优选由干粉材料组分与水按比例掺配拌和而成，干粉材料组分与水的质量比为1：（0.65~0.75），

所述干粉材料组分包以下重量配比的原料：

赤泥80~88份

高温硅粉8~11份

ⅱ型硅酸盐水泥4~7份

稳定剂0.3~0.6份

分散剂0.1~0.3份。

干粉材料组分中各原料的重量配比优选为：

赤泥82~86份

高温硅粉8.5~10份

ⅱ型硅酸盐水泥6~7份

稳定剂0.35~0.5份

分散剂0.1~0.2份。

其中，稳定剂可采用沸石粉或硅藻土，优选为硅藻土，细度不小于200目，烧失量不大于0.5%；

分散剂可采用硬脂酸锌、硬质酸钙或乙撑双硬脂酰胺（ebs），优选为乙撑双硬脂酰胺（ebs），细度不小于325目，熔点为140~145℃。

本发明扩建拼接结构中，赤泥基轻质填料以赤泥为主要载体，一部分高温硅粉与赤泥颗粒表面所吸附的低价阳离子发生交换作用形成团粒结构，另一部分高温硅粉则填充赤泥及ⅱ型硅酸盐水泥颗粒间孔隙形成胶体结构。随着ⅱ型硅酸盐水泥的水化反应，凝胶体不断生长，稳定剂（如硅藻土）的多孔结构和吸附性则促使水化产物搭接形成网状结构，与此同时，利用分散剂（如乙撑双硬脂酰胺）的降粘、分散效应使胶结整体均匀分散，在保证填料流动性能的同时不产生离析，最终形成一种质地均匀、收缩率低并具有一定强度的轻质填料。

赤泥基轻质填料优选为分层浇注，每层浇注的厚度为30~60cm，如40cm、50cm等；每层浇注完毕，养生48h后进行下一层浇注。当日最低气温低于0℃时，不得进行浇注施工。

赤泥基轻质填料道路扩建拼接方法，其特点是包括以下步骤：

原有道路结构开挖后设置拼接台阶；

在扩建道路外侧设置挡墙；

在挡墙与拼接台阶之间填筑赤泥基轻质填料；

在赤泥基轻质填料顶面的挡墙与拼接台阶之间铺筑新路路面。

拼接台阶的尺寸要求，各部分的性能要求，以及拼接台阶与挡墙、赤泥基轻质填料之间的位置关系等均可采用上述拼接结构中对应的技术方案。

本发明的一种赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构及方法，与现有技术相比具有以下突出的有益效果：

（一）该结构遵循道路结构力学及变形协调原理，通过结构性台阶、轻质填料、薄壁挡墙三者之间的相互作用，使新老道路形成整体结构，解决了扩建工程中不均匀沉降、纵向开裂、长期稳定性等问题。

（二）该方法所用轻质填料中工业固体废料赤泥质量占比80%以上，利用率高，可实现赤泥的资源化、规模化再生利用；轻质回填材料流动性好、收缩性低，易于现场施工；轻质填料密度低，可以减低道路自重和对挡墙的主动土压力，从而减少挡墙的截面尺寸。

（三）该结构以薄壁挡墙为新建道路侧向支挡结构，大幅减少路基放坡占用的土地范围，从而提高道路两侧空间利用率，特别适用于原有道路两侧因存在敏感点、建筑、工矿、市政道路等情况而受到用地限制的条件下应用。

附图说明

附图1是本发明实施例赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构的结构示意图；

附图2是图1所示结构示意图a-a剖视图。

具体实施方式

参照说明书附图以具体实施例对本发明的一种赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构及方法作以下详细地说明。

【实施例】

1、老路道路结构

本实施例扩建的老路道路1的面层结构为上面层（4cmsma-13）、中面层（5cmac-20）、下面层（6cmac-25）；基层结构为上基层（18cm水泥稳定碎石）、下基层（18cm水泥稳定碎石）；路床结构为30cm石灰稳定土，以下路基部位为200cm素填土。

2、设置结构台阶

面层结构根据老路的三层结构层厚度分别设置台阶，台阶的高度依次为4cm、5cm和6cm，每层台阶宽度均为15cm；基层结构根据老路的上、下基层厚度分别设置台阶，每层台阶高度为18cm，宽度均为35cm；路床结构台阶高度为30cm，宽度为50cm；路基部分台阶高度为50cm，宽度为50cm。

3、轻质薄壁挡墙

挡墙2墙面板采用薄壁结构，其下端的挡墙基础2.2埋设在原地面以下。挡墙2的截面宽度尺寸为40cm，高度至设计标高，间隔15m设置加筋肋板2.1。加筋肋板2.1呈三角形，与挡墙2垂直，且嵌入赤泥基轻质填料3中。挡墙基础2.2的厚度为30cm，其内边与加筋肋板2.1下缘齐平，其外边距挡墙2的外侧墙面25cm。

挡墙2、加筋肋板2.1均为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为30mpa，抗渗等级为p8，抗冻等级为f200。施工结束后应保湿养生，养生期满28d经检测强度及耐久性能满足设计要求后，进行轻质填料的回填施工。

4、赤泥基轻质填料

为降低赤泥碱性，提高强度和水稳定性，提高施工工作性能，对其进行技术改良处理。质量比为84：9：6.5：0.4：0.1的赤泥、高温硅粉、ⅱ型硅酸盐水泥、硅藻土、乙撑双硬脂酰胺充分混合得到干粉材料，干粉材料和水再以1：0.68的质量比充分混合，得到用于回填的赤泥基轻质填料。

赤泥基轻质填料的流动度为14.8s，密度为1.01g/cm³，无侧限强度为1320kpa。

硅藻土，细度为200目，烧失量为0.45%。

乙撑双硬脂酰胺（ebs），细度为325目，熔点为143℃。

5、赤泥基轻质填料3回填施工

回填施工时将赤泥基轻质填料3分层浇注，每层浇注的厚度为50cm。浇注时，由回填部位的周围向中间进行浇注，保证无死角。每层浇注完毕，养生48h后进行下一层浇注。

6、新路路面4铺筑

赤泥基轻质填料最后一层养生结束后，在其顶面进行当量回弹模量测试，结果为59mpa，符合路面铺筑要求。以常规铺筑方法在赤泥基轻质填料顶面的挡墙2与拼接台阶之间铺筑新路路面4。

7、结构整体检验

道路整体结构施工完成后，新老道路的沉降差为0.23%。结构整体具备良好的刚度、稳定性和协调变形能力。

【对比例】

以上述实施例得到的扩建拼接结构为测试例，以常规道路扩建拼接的填土放坡结构5为对比例一；以常规填土代替实施例一所述赤泥基轻质填料的扩建结构为对比例二进行测试对比，测试效果见下表：

根据测试效果可以看出，本发明赤泥基轻质填料道路扩建拼接结构在强度、工后沉降差等方面，较现有技术均有显著提升。