專利名稱：燒結(jié)法赤泥路面基層材料及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)法赤泥路面基層材料及其施工方法，屬于赤泥的再利用技術(shù)。
背景技術(shù)：
鋁土礦經(jīng)堿溶出處理，制取氧化鋁后所剩余的赤紅色粉泥狀高含水量的強堿性固體廢料，稱為赤泥，其成份和產(chǎn)出量因礦石品位、生產(chǎn)方法、技術(shù)水平而異。每生產(chǎn)1t的Al2O3大約排放赤泥1～1.5t。國外大部分鋁廠將赤泥排入海洋進行處置。國內(nèi)鋁廠一般處于內(nèi)陸省份，通常是修建堆場進行堆存。大量的赤泥由于未得到充分的利用和處理，長期占用大量土地，耗費較多的堆場建設(shè)和維護管理費用，且含堿廢液污染地表水、地下水源，造成自然生態(tài)環(huán)境破壞，并且制約著鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。赤泥的綜合利用成為一項世界性難題。
國內(nèi)外開發(fā)了利用赤泥生產(chǎn)水泥、制備建材、燒結(jié)陶瓷、作為塑料填料等綜合利用技術(shù)，然而大部分技術(shù)由于吃渣量小或經(jīng)濟性差而沒有獲得推廣。利用赤泥作為道路材料是大規(guī)模利用赤泥的一種有效途徑。文獻中報道過利用廣西平果鋁的拜耳法赤泥固化后作道路基層材料(謝源等，“赤泥道路基層材料配制與成型工藝研究”，礦冶，2002(1)4～7)。由于鋁土礦品位、生產(chǎn)方法不同，拜耳法赤泥與燒結(jié)法赤泥存在較大差別。拜耳法赤泥活性差，雖然長期堆存，但仍然是松散的細粒級土料，需要靠外部的固化劑才能形成穩(wěn)定強度，這種固化材料的抗凍性能較差、抗水沖刷能力差、耐久性差，細粒級的物料拌和均勻一般采用集中攪拌機場拌法施工。燒結(jié)法赤泥中2CaO·SiO2等活性物質(zhì)多，堆存過程中容易結(jié)塊，如何采用其它原料和外加劑激發(fā)燒結(jié)法赤泥的活性、如何確定整體固化性能好、抗凍性能高、抗水沖刷能力強的赤泥基層材料的配方、如何在道路施工中對結(jié)塊的赤泥進行破碎、如何拌和均勻是燒結(jié)法赤泥作為路面基層材料應用的難點。由于燒結(jié)法赤泥的性狀及固化機理與拜耳法赤泥完全不同，確定燒結(jié)法赤泥作為路面基層材料的原料配比、施工方式、大塊率控制、養(yǎng)護中水分的控制是整個燒結(jié)法赤泥路面基層材料的技術(shù)關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燒結(jié)法赤泥路面基層材料，充分利用燒結(jié)法赤泥進行筑路，赤泥消耗量大，并通過提供適宜、快速的施工方法，能夠鋪筑高質(zhì)量的路基。
本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥 75％～85％粉煤灰 10％～17％石灰 5％～15％外添加劑 1％～3％。
其中外添加劑為造紙黑液或石膏粉。
本發(fā)明針對燒結(jié)法赤泥不同的性狀和固化機理，通過研究、試驗確定了適宜的配料組成，以及造紙黑液和石膏粉外添加劑，該外添加劑能夠激發(fā)赤泥和粉煤灰內(nèi)的活性物質(zhì)，提高早期強度，獲得整體固化性能好、抗凍性能高、抗水沖刷能力強的赤泥基層材料，使燒結(jié)法赤泥路面基層材料能夠穩(wěn)定地達到高等級公路的強度標準。
以上述配料組成為基礎(chǔ)，本發(fā)明燒結(jié)法赤泥路面基層材料的適宜、快速施工方法采用路拌法，依次按照下列步驟進行(1)將赤泥均勻鋪于壓實好的土路基上，用穩(wěn)定土拌和機預先拌和2遍，也可以多拌和幾遍，把赤泥塊破碎、鋪勻，再用壓路機碾壓1～2遍，然后用平地機整出2％的路拱，拌和、碾壓過程中進行灑水，形成赤泥層；(2)在赤泥層再依次攤鋪粉煤灰、石灰和外添加劑，然后，采用穩(wěn)定土拌和機將混合料再拌和2遍，一方面利用拌和機高速旋轉(zhuǎn)的刀片破碎赤泥塊，保證赤泥塊的破碎效果，另一方面將赤泥、粉煤灰、石灰和外添加劑混合均勻，使粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制在10％以下，混合料色澤一致，并伴有灑水；(3)灑水、碾壓、整形、再碾壓形成基層，保持混合料在適宜膠凝的含水率45～48％，在基層表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養(yǎng)護。養(yǎng)護時間一般在6天至15天，大部分在7天左右。
混合料拌和均勻后，最好先用平地機初步整平和整形，以暴露潛在的不平整，盡量減少墊補情況。
在整形后，使用壓路機在路面全寬內(nèi)進行碾壓，碾壓次數(shù)不少于6遍至壓實，設(shè)計要求底基層≥95％，基層≥97％。在碾壓結(jié)束前，用平地機再平整整形一次，使其縱向順適。
由于赤泥基層的緩凝性，在養(yǎng)護期間封閉交通，保護基層不受破壞。
實際試驗施工路段情況依據(jù)本發(fā)明完成了國內(nèi)第一條以燒結(jié)法赤泥作為路面基層材料的公路的修建，即全長4km的淄博市淄川區(qū)羅村鎮(zhèn)南山路。經(jīng)過淄博市交通局現(xiàn)場鉆芯取樣，赤泥路面基層材料的性能達到了高速路和一級公路的強度標準(JTJ 034-2000)。
本發(fā)明專利實施以后，與現(xiàn)有路面基層材料相比，具有以下優(yōu)點1、在石灰、粉煤灰以及少量外添加劑的激發(fā)作用下，燒結(jié)法赤泥路面基層材料具有較高的整體強度和抗凍性能，特別適合在我國北方推廣應用，試件在28d齡期時進行五次凍融循環(huán)后，抗壓強度仍然在3MPa以上，質(zhì)量損失率為0.56％。拜耳法赤泥本身沒有活性，只是靠外加的固化劑形成的固化強度，因此，拜耳法赤泥作為路面基層材料抗凍性能、抗水沖刷能力、耐久性差。
2、本發(fā)明提供的燒結(jié)法赤泥路面基層材料其中赤泥摻入量在75％以上，本發(fā)明技術(shù)為國內(nèi)絕大部分氧化鋁廠堆積的燒結(jié)法赤泥提供了一條有效的綜合利用途徑，減少赤泥堆放，保護環(huán)境。
3、在相同物料運輸距離的條件下，本發(fā)明利用赤泥等廢渣筑路，與利用傳統(tǒng)路面基層材料(如二灰碎石和水泥穩(wěn)定土等)筑路相比，筑路成本低。
4、利用本發(fā)明提供的燒結(jié)法赤泥路面基層材料筑路，其性能達到了高速路以及一級公路的強度標準，然而傳統(tǒng)的二灰、二灰土和二灰砂難以達到二級和二級以上公路高等級路面的基層的強度要求。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥 75％粉煤灰 15％石灰 10％造紙黑液外添加劑 2％。
筑路施工方法如下(1)按照配料配比準備赤泥、粉煤灰、石膏粉和外添加劑原料，確定各種原料的濕料松鋪密度，計算各種材料的松鋪厚度；(2)將赤泥按計算松鋪厚度均勻攤鋪于碾壓處理好的土路基上，采用穩(wěn)定土拌和機預先拌和2遍，對大塊赤泥進行預破碎；用壓路機碾壓1～2遍，然后用平地機整出2％的路拱，拌和、碾壓過程中進行灑水，形成赤泥層；(3)在赤泥層上依次攤鋪粉煤灰、石灰和外添加劑，采用穩(wěn)定土拌和機再拌和2遍，在拌和過程中進行灑水，使拌和后粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制為8％，達到設(shè)計要求，混合均勻，混合料色澤一致；(4)混合料拌和均勻后，先用平地機初步整平和整形，以暴露潛在的不平整，盡量減少墊補情況；(5)整形后，用壓路機在路面全寬內(nèi)進行碾壓，碾壓次數(shù)不少于6遍，使壓實度達到設(shè)計要求底基層≥95％，基層≥97％。在碾壓結(jié)束之前，用平地機再終平一次，使其縱向順適；(6)施工完畢之后，在赤泥基層表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養(yǎng)護，灑水使混合料含水率在46％。養(yǎng)護期為7天，養(yǎng)護期間封閉交通。
按上述施工方法，最大干密度為1.25g/cm3。用環(huán)刀法檢測壓實度基層為98.5％，底基層為95.1％?？箟涸嚰?d浸水抗壓強度為1.64MPa，達到一級高速公路強度標準。
實施例2本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥85％粉煤灰10％石灰 5％石膏粉外添加劑3％。
筑路施工方法拌和后粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制為9％；碾壓后，灑水使混合料含水率在45％進行養(yǎng)護，其它同實施例1。
按上述施工方法，最大干密度為1.20g/cm3。用環(huán)刀法檢測壓實度基層為97.5％，底基層為95.2％?？箟涸嚰?d浸水抗壓強度為0.9MPa，達到一級高速公路強度標準。
實施例3本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥 75％粉煤灰 15％石灰 10％石膏粉外添加劑 1％。
筑路施工方法拌和后粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制為8％；灑水使混合料含水率在48％進行養(yǎng)護，其它同實施例1。
按上述施工方法，最大干密度為1.25g/cm3。用環(huán)刀法檢測壓實度基層為98.5％，底基層為95.1％?？箟涸嚰?d浸水抗壓強度為1.63MPa，達到一級高速公路強度標準。
實施例4本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥80％粉煤灰12％石灰 8％造紙黑液外添加劑 2.5％。
筑路施工方法拌和后粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制為9％；灑水使混合料含水率在47％進行養(yǎng)護，其它同實施例1。
實施例5本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥82％粉煤灰12％石灰 6％造紙黑液外添加劑 1.5％。
筑路施工方法拌和后粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制為7％；灑水使混合料含水率在46％進行養(yǎng)護，其它同實施例1。
實施例6本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥78％粉煤灰10％石灰 12％石膏粉外添加劑2％。
筑路施工方法拌和后粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制為8％；灑水使混合料含水率在47％進行養(yǎng)護，其它同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其特征在于其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥 75％～85％粉煤灰 10％～17％石灰5％～15％外添加劑1％～3％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其特征在于外添加劑為造紙黑液或石膏粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料的施工方法，包括配料、鋪料和碾壓，其特征在于依次按照下列步驟進行(1)將赤泥均勻鋪于壓實好的土路基上，用穩(wěn)定土拌和機預先拌和2遍，把赤泥塊破碎、鋪勻，再用壓路機碾壓1～2遍，然后用平地機整出2％的路拱，拌和、碾壓過程中進行灑水，形成赤泥層；(2)在赤泥層再依次攤鋪粉煤灰、石灰和外添加劑，然后，采用穩(wěn)定土拌和機將混合料再拌和2遍，使粒徑＞20mm的赤泥顆粒含量控制在10％以下，混合料色澤一致，并伴有灑水；(3)灑水、碾壓、整形、再碾壓形成基層，保持混合料含水率在45～48％，在基層表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養(yǎng)護。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施工方法，其特征在于混合料拌和均勻后，先用平地機初步整平和整形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的施工方法，其特征在于整形后，壓路機在路面全寬內(nèi)進行碾壓，碾壓次數(shù)不少于6遍至壓實，在碾壓結(jié)束之前，用平地機再平整整形一次。
全文摘要
本發(fā)明所述的燒結(jié)法赤泥路面基層材料，其配料重量百分配比為燒結(jié)法赤泥75％～85％、粉煤灰10％～17％、石灰5％～15％，外添加劑1％～3％。根據(jù)配料，用路拌法施工筑路。本發(fā)明充分利用燒結(jié)法赤泥進行筑路，并通過提供適宜、快速的施工方法，能夠鋪筑高質(zhì)量的路基。赤泥消耗量大，為燒結(jié)法赤泥提供了一條有效的綜合利用途徑，減少赤泥堆放，保護環(huán)境，用赤泥等廢渣筑路，降低筑路成本。本發(fā)明燒結(jié)法赤泥路面基層材料可形成較高的整體強度和抗凍性能，特別適合在我國北方推廣應用。
文檔編號E01C3/04GK1792954SQ20051004515
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者侯健, 楊家寬, 姚昌仁, 齊波, 劉輝, 邢國, 郭懷勝, 于華東, 劉偉, 趙文海 申請人:山東鋁業(yè)股份有限公司