CN106676999A - 一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，属于道路工程领域。该路面结构包括沥青混合料结构层、改性赤泥稳定碎石基层、改性赤泥底基层，沥青混合料结构层、改性赤泥稳定碎石基层和改性赤泥底基层自上而下铺设在土基上。本发明充分利用赤泥改性底基层与赤泥稳定碎石基层刚度互补优势，通过合理结构组合，形成一种新型路面结构，实现了工业废渣赤泥在路面结构基层及底基层中的应用，采用的组合式基层结构提高了路面基层的刚度均匀性，减少传统半刚性基层沥青路面开裂、唧浆等病害，在实现工业废弃物赤泥资源化利用的同时，提高了沥青路面的结构的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构。
背景技术
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。全世界每年产生的赤泥约7000万吨，我国每年产生的赤泥为3000万吨以上。目前大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。我国目前正在大规模进行公路建设，需要大量筑路材料。但是，随着近年来各地越来越重视河道及环境治理，大面积禁止采挖土场、砾石和山区石料，很多地区土、砂、石等筑路材料极为短缺，筑路成本大幅增加。将赤泥作为道路各结构层的主要材料，在解决部分地区筑路材料短缺问题的同时，对赤泥的减量化和资源化利用也将是重大突破。
虽然将赤泥作为道路基层材料加以应用的技术已在大量文献中有所公开，但由于赤泥填筑路基要么无法满足工程指标要求，要么无法满足环保指标要求，其路面设计也没有相应的设计参数、指标可参考和遵循，在实际道路铺设过程中难以实现真正的普及应用。而且，现有技术中也还没有赤泥及赤泥稳定碎石作为沥青路面结构基层和底基层的完整铺装结构，制约了赤泥的减量化和资源化利用。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，该路面结构充分利用赤泥改性底基层与赤泥稳定碎石基层刚度互补优势，通过合理结构组合，实现了工业废渣赤泥在道路路面结构基层及底基层中的应用，采用的组合式基层结构提高了路面基层的刚度均匀性，减少传统半刚性基层沥青路面开裂、唧浆等病害，在实现工业废弃物赤泥资源化利用的同时，提高了沥青路面结构的使用寿命。
本发明所述赤泥指制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，通常情况下，堆场赤泥的含水量超过30％，单纯的从岩土工程角度考虑，赤泥主要由极细颗粒组成，10μm～100μm粒组含量在60％以上，具有类似于粘土的特性，自然状态下赤泥呈现高分散胶体状态，其高含水量和低密度使其孔隙比高达1.85～2.40，这对于淤泥也是极为罕见的，但是赤泥的成分和成因与淤泥完全不同，性质也相差甚远。因此，可以认为赤泥是一种低重度、高孔隙比、高稠度，高pH值，呈强碱性属高液限粘土。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特点是包括沥青混合料结构层、改性赤泥稳定碎石基层、改性赤泥底基层，沥青混合料结构层、改性赤泥稳定碎石基层和改性赤泥底基层自上而下铺设在土基上。
为了保证改性赤泥底基层具有良好的路用性能，改性赤泥底基层的赤泥中可掺加改性剂。作为优选，所述改性剂由磷石膏、矿渣微粉和水泥混合而成，磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥的质量比为1-2:20-25:70-80:500。当磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥的质量比为1.3-1.7:21-23:73-77:500时，能够达到最佳技术效果。
改性赤泥底基层的厚度优选为15cm～20cm。
为了保证改性赤泥稳定碎石基层具有良好的环保性能，降低其强碱性，可以在改性赤泥稳定碎石基层的赤泥中掺加改性剂。作为优选，所述改性剂由磷石膏、矿渣微粉和水泥混合而成，磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥、碎石的质量比为0.3-0.5:5-7:50-70:110-130:940，并且，当磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥、碎石的质量比为0.3-0.5:5.5-6.5:55-65:115-125:940时可以达到最佳的技术效果。
进一步的，改性赤泥稳定碎石基层的碎石级配范围，以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，优选为：
26.5mm，95％～100％；19mm，47％～67％；9.5mm，23％～33％；4.75mm，12％～22％；2.36mm，7％～17％；0.6mm，0％～7％；0.075mm，0％～6％。
改性赤泥稳定碎石基层的厚度优选为30～40cm，优选为分两层施工，单层厚度范围15cm～20cm。
改性赤泥稳定碎石基层和改性赤泥底基层中，所述磷石膏用于降低赤泥的碱性；所述矿渣微粉用于激发赤泥混合料的强度性能；水泥用于形成长期稳定的强度稳定性。因此，将上述改性剂添加到赤泥中，能够有效满足道路基层的稳定性，提高路面基层结构的长期性能。
所述沥青混合料结构层可选用现有技术中任意一种沥青混合料结构层，但为了与改性赤泥稳定碎石基层更好地配合，本发明沥青混合料结构层优选由沥青上面层、沥青下面层、大孔隙排水沥青碎石层、热沥青碎石封层构成，沥青混合料结构层由沥青上面层、沥青下面层、大孔隙排水沥青碎石层、热沥青碎石封层自上而下铺设在改性赤泥稳定碎石基层上。
沥青上面层优选为SMA-13或AC-13，采用沥青PG等级为PG76-22，厚度为3-5cm；
沥青下面层优选为AC-20，采用沥青PG等级为PG64-22或PG76-22，厚度为5-7cm。
热沥青碎石封层采用沥青PG等级优选为PG64-22或PG76-22
作为优选，大孔隙排水沥青碎石层采用沥青PG等级为PG64-22或PG76-22，设计孔隙率为12％～16％，厚度为10-20cm，当大孔隙排水沥青碎石采用沥青PG等级为PG64-22，热拌沥青混合料需外掺0.5～1.5％木质素纤维。
木质素纤维外掺量优选为1％。
大孔隙排水沥青碎石层的碎石级配范围，以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，优选为：
31.5mm，93％～100％；19mm，60％～75％；9.5mm，25％～38％；1.18mm，0～10％；0.075mm，0～3％。
与现有技术相比，本发明的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构具有以下突出地有益效果：
(一)添加特定改性剂，能够有效提高道路的长期稳定性、降低路基的污染性。加入上述专用改性剂之后，改性赤泥室内样品的检测重金属浸出浓度总汞指标<0.001mg/L、六价铬指标<0.05mg/L，满足地下水Ⅲ类控制标准，使得该路面结构保证赤泥作为道路基层和底基层既能满足工程指标要求，又能满足环保要求，实现工业废渣赤泥的减量化、资源化利用；
(二)赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层结构提高了路面基层和底基层的刚度均匀性，防止出现开裂、唧浆等病害，提高了半刚性基层的结构使用寿命。
(三)该路面结构采用排水抗裂沥青结构层组合，防止出现路面结构水损坏，延长路面结构整体结构使用寿命。
附图说明
附图1是赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构。
具体实施方式
参照说明书附图以具体实施例对本发明的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构作以下详细地说明。
【实施例】
如附图1所示，本实施例的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构：4cmSMA-13沥青混合料1+6cmAC-20沥青混合料2+12cm大孔隙排水沥青碎石3+热沥青碎石封层4+18cm改性赤泥稳定碎石上基层5+18cm改性赤泥稳定碎石下基层6+20cm改性赤泥底基层7+土基8。
1、改性赤泥底基层7
以赤泥为主要铺装材料，以磷石膏、矿渣微粉和水泥的混合物为改性剂。
将质量比为1.5:22:75:500的磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥混合均匀后，在土基8上进行改性赤泥底基层7的铺设(一层施工)。
2、改性赤泥稳定碎石基层(改性赤泥稳定碎石下基层6、改性赤泥稳定碎石上基层5)
以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，碎石级配范围：
26.5mm，97％；19mm，58％；9.5mm，30％；4.75mm，17％；2.36mm，13％；0.6mm，4％；0.075mm，3％。
胶结料：以赤泥为主料，以磷石膏、矿渣微粉和水泥的混合物为改性剂混合而成，磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥、碎石的质量比为0.4:6:60:120:940。
改性赤泥稳定碎石基层总厚度为36cm，分两层施工。
3、热沥青碎石封层4
热沥青碎石封层采用沥青PG等级为PG64-22。
4、大孔隙排水沥青碎石3
沥青PG等级PG76-22，热拌沥青混合料外掺质量百分比为1％木质素纤维；
设计孔隙率为15％；
以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，碎石的级配为：
31.5mm，95％；19mm，70％；9.5mm，30％；1.18mm，5％；0.075mm，2％。
5、沥青下面层2
采用AC-20混合料，沥青PG等级为PG64-22。
6、沥青上面层1
采用SMA-13混合料，沥青PG等级为PG76-22。
【实验例】
以路基赤泥和上述添加有改性剂的改性赤泥底基层为实验对象，主要工程与环境指标对比：
Claims (10)
1.一种赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：包括沥青混合料结构层、改性赤泥稳定碎石基层、改性赤泥底基层，沥青混合料结构层、改性赤泥稳定碎石基层和改性赤泥底基层自上而下铺设在土基上。
2.根据权利要求1所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：改性赤泥底基层的赤泥中掺加有改性剂，所述改性剂由矿渣微粉、磷石膏和水泥混合而成，磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥的质量比为1-2:20-25:70-80:500。
3.根据权利要求2所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：改性赤泥底基层的厚度范围15cm～20cm。
4.根据权利要求1所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：改性赤泥稳定碎石基层的赤泥中掺加有改性剂，所述改性剂由磷石膏、矿渣微粉和水泥混合而成，磷石膏、矿渣微粉、水泥、赤泥、碎石的质量比为0.3-0.5:5-7:50-70:110-130:940。
5.根据权利要求4所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：改性赤泥稳定碎石基层的碎石级配范围，以各粒径矿料通过标准尺寸筛孔百分率计，为：
26.5mm，95％～100％；19mm，47％～67％；9.5mm，23％～33％；4.75mm，12％～22％；2.36mm，7％～17％；0.6mm，0％～7％；0.075mm，0％～6％。
6.根据权利要求4所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：改性赤泥稳定碎石基层的厚度范围为30～40cm，分两层施工，单层厚度范围15cm～20cm。
7.根据权利要求1所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：沥青混合料结构层由沥青上面层、沥青下面层、大孔隙排水沥青碎石层、热沥青碎石封层构成，沥青混合料结构层由沥青上面层、沥青下面层、大孔隙排水沥青碎石层、热沥青碎石封层自上而下铺设在改性赤泥稳定碎石基层上。
8.根据权利要求7所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：沥青上面层为SMA-13或AC-13，采用沥青PG等级为PG76-22，厚度为3-5cm；
沥青下面层为AC-20，采用沥青PG等级为PG64-22或PG76-22，厚度为5-7cm。
9.根据权利要求7所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：大孔隙排水沥青碎石层采用沥青PG等级为PG64-22或PG76-22，设计孔隙率为12％～16％，厚度为10-20cm，当大孔隙排水沥青碎石采用沥青PG等级为PG64-22，热拌沥青混合料需外掺0.5～1.5％木质素纤维。
10.根据权利要求7所述的赤泥及赤泥稳定碎石组合式基层路面结构，其特征在于：热沥青碎石封层采用沥青PG等级为PG64-22或PG76-22。
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