一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基及其施工方法与流程

本技术涉及路基施工材料和施工方法的领域，尤其是涉及一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基及其施工方法。

背景技术：

1、泡沫轻质土是一种按照一定配合比将泡沫、凝胶材料、水、外加剂，以及外掺剂等充分混合搅拌，固化成型后形成的轻型填土材料。由于泡沫轻质土具备轻质、强度可调节、密度可调节、良好的流动性及垂直浇筑等优点，可取代常规填土填筑路基，达到降低地基沉降量和附加应力的效果，进而有效解决高速公路软基沉降、桥头跳车、高填方路基边坡稳定性及冻土路基冻胀等公路难题。

2、燃煤炉渣，简称煤渣，是燃煤电厂、工业和民用锅炉及其他设备燃煤后排出的废渣。泡沫轻质土中掺和煤渣，不进降低了成本、提高了原料的和易性、降低了施工难度，还促进了煤渣的再生利用，符合可持续发展的理念。

3、煤渣中含有游离态的游离氧化镁(f-mgo)，游离氧化镁(f-mgo)与水反应速度慢，在泡沫轻质土凝固后，游离氧化镁(f-mgo)继续反应生产氢氧化镁，反应伴随着体积膨胀，导致泡沫轻质土路基在体积效应作用下龟裂，严重时裂缝向路面延伸扩展，影响公路使用寿命和行车安全。

技术实现思路

1、为了提高泡沫轻质土体积稳定性，从而减小路基开裂的概率，本技术提供一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基及其施工方法。

2、第一方面，本技术提供的一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基采用如下的技术方案：

3、一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基由燃煤炉渣基泡沫轻质土铺设而成，所述燃煤炉渣基泡沫轻质土包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥18-30份；煤渣基集料30-50份；拌合水10-18份；泡沫2-4份；稳泡剂1.2-2份；

4、所述煤渣基集料包括煤渣基微珠，所述煤渣基微珠的制备包括以下步骤：冰醋酸溶液中加入生物碳源和煤渣粉，搅拌均匀后滴加到氢氧化钠溶液中，获得凝珠；将凝珠洗涤至中性后冷冻干燥，并在氮气保护下煅烧，获得煤渣基集料。

5、通过采用上述技术方案，煤渣基微珠制备过程中，煤渣粉被生物碳源捕获，从而使煤渣粉嵌入生物碳源中，合成的煤渣基微珠成多孔结构，煤渣粉中部分氧化镁氧化镁被包裹，不易与水分子接触；剩余的氧化镁与氢氧化钠溶液中的水分子反应，生成氢氧化镁；经冷冻干燥和煅烧后，氢氧化镁热解转化为氧化镁，同时释放出水蒸气，形成了孔壁被纳米离子修饰的多孔结构，提高了煤渣基微珠的比表面积和孔体积；泡沫轻质土养护过程中，暴露的游离氧化镁水化膨胀，煤渣基微珠的孔径为游离氧化镁提供膨胀空间，减小了泡沫轻质土路基在体积效应作用下龟裂的概率，提高了泡沫轻质土体积稳定性，从而减小了路基开裂的概率。

6、可选的，所述生物碳源包括啤酒废渣粉，所述啤酒废渣粉的制备包括以下步骤：将啤酒废水静置、离心以及干燥后研磨，得到啤酒废渣粉。

7、通过采用上述技术方案，啤酒废水的应用，符合循环经济理念；啤酒废水制备的啤酒废渣粉中富含碳源，啤酒废渣粉与煤渣粉制备的凝珠经冷冻干燥和煅烧，形成的煤渣基集料抗压强度提高；煤渣基集料制备过程中，啤酒废渣粉消耗氧气，二氧化碳浓度提高，部分氧化镁与二氧化碳反应生产碳酸镁，煤渣的稳定性提高，减小了泡沫轻质土路基在体积效应作用下龟裂的概率，提高了泡沫轻质土体积稳定性，从而减小了路基开裂的概率。

8、可选的，所述啤酒废水中氨氮浓度不大于25％。

9、通过采用上述技术方案，控制啤酒废水中氨氮含量，从而减小了啤酒废渣粉的含氮量，煤渣基集料含氮量降低，化学氧化稳定性提高。

10、可选的，所述煤渣基集料还包括低熔点玻璃粉，所述低熔点玻璃粉与煤渣基微珠的重量比为(6-8)：(17-20)。

11、通过采用上述技术方案，低熔点玻璃粉熔融后固结粉状的煤渣基微珠，形成的集料化学稳定性高，机械强度高，提高了泡沫轻质土体积稳定性，从而减小了路基开裂的概率。

12、可选的，所述煤渣基集料的制备包括以下步骤：煤渣基微珠和低熔点玻璃粉混合并均匀后，搅拌并加热至380-400℃，持续搅拌20-30min，静置冷却后造粒，得到煤渣基集料。

13、通过采用上述技术方案，熔融的低熔点玻璃粉包裹或粘连煤渣基微珠，增加了集料的粒径，提高了煤渣基集料的抗压强度。

14、可选的，所述煤渣基集料还包括橡胶粉和低熔点玻璃粉，所述橡胶粉、低熔点玻璃粉与煤渣基微珠的重量比为2：(6-8)：(17-20)。

15、通过采用上述技术方案，橡胶粉为煤渣基微珠和水泥的体积变化提供弹性空间，减小了泡沫轻质土冷缩开裂和路基固化后因体积效应作用下龟裂的概率。

16、可选的，所述煤渣基集料的制备包括以下步骤：煤渣基微珠、橡胶粉和低熔点玻璃粉混合并均匀后，搅拌并加热至380-400℃，持续搅拌20-30min，静置冷却后造粒，得到煤渣基集料。

17、通过采用上述技术方案，橡胶粉与煤渣基微珠混合均匀，在低熔点粘结作用下，橡胶粉与煤渣基微珠不易分离，煤渣基微珠中的游离氧化镁与水反应体积膨胀后，橡胶粉被压缩，减小了路基在体积效应下龟裂的可能性。

18、可选的，所述稳泡剂包括黄原胶和硬脂酸铵乳液，所述黄原胶和硬脂酸铵乳液的重量比为1：(0.2-1)。

19、通过采用上述技术方案，黄原胶与硬脂酸铵乳液配合，提高了泡沫的稳定性，从而减轻了路基的重量，降低了路基沉降量和附加应力，有效解决了公路软基沉降的问题；硬脂酸铵乳液改进黄原胶，提高了稳泡剂的憎水性，从而减小了泡沫轻质土路基的含水量，燃煤炉渣基泡沫轻质土在路基稳固后体积膨胀的概率降低，从而减小了路基开裂的概率；黄原胶提高了稳泡剂分散均匀性，从而提高了泡沫轻质土的均匀性和稳定性，减小了路基开裂的概率。

20、第二方面，本技术提供的一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基的施工方法采用如下的技术方案：

21、一种燃煤炉渣基泡沫轻质土路基的施工方法包括以下步骤：

22、s1、开挖路基；

23、s2、基底处理；

24、s3、安装施工模板；

25、s4、浇筑上述的燃煤炉渣基泡沫轻质土；

26、s5、铺设镀锌铁丝网；

27、s6、铺设防渗土工布；

28、s7、养护。

29、通过采用上述技术方案，燃煤炉渣基泡沫轻质土与镀锌铁丝网配合，煤渣基微珠吸附金属离子，从而提高了煤渣基集料与镀锌铁丝网的粘结强度，提高了路基的稳定性；燃煤炉渣基泡沫轻质土与防渗土工布配合随时用，减小了路基的保水率，减小了泡沫轻质土体积膨胀开裂的概率，提高了路基的稳定性。

30、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

31、1.煤渣基微珠制备过程中，煤渣粉被啤酒废渣粉的碳源捕获，从而使煤渣粉嵌入啤酒废渣粉的碳源中，合成的煤渣基微珠成多孔结构；经冷冻干燥和煅烧后，氢氧化镁热解转化为氧化镁，同时释放出水蒸气，形成了孔壁被纳米离子修饰的多孔结构，提高了煤渣基微珠的比表面积和孔体积；煤渣基微珠、橡胶粉和低熔点玻璃粉配合形成集料，泡沫轻质土养护过程中，未嵌入啤酒废渣粉碳源中的游离氧化镁水化膨胀，煤渣基微珠的孔径和橡胶粉为游离氧化镁提供膨胀空间，减小了泡沫轻质土路基在体积效应作用下龟裂的概率，提高了泡沫轻质土体积稳定性，从而减小了路基开裂的概率；

32、2.硬脂酸铵乳液改进黄原胶，提高了稳泡剂的憎水性，从而减小了泡沫轻质土路基的含水量，燃煤炉渣基泡沫轻质土在路基稳固后体积膨胀的概率降低，从而减小了路基开裂的概率；3.煤渣基微珠中的氧化钙与水分子形成氢氧化钙，煤渣基微珠所处环境中碱性增强，而水泥和硬脂酸铵乳液在碱性环境中稳定性提高，煤渣基微珠、水泥和硬脂酸铵乳液三者配合使用，提高了泡沫轻质土路基的稳定性。