本發(fā)明屬于公路路基復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種摻有油頁(yè)巖廢渣和粉煤灰土等廢棄物的公路路基復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：油頁(yè)巖廢渣和粉煤灰等工業(yè)廢渣的大量堆積，嚴(yán)重污染環(huán)境，道路路基填料量大，廢物利用率高，如何利用這些工業(yè)廢渣并大量應(yīng)用于道路建設(shè)中還處在探索階段。吉林省的油頁(yè)巖儲(chǔ)量豐富、開采量大，每年產(chǎn)生的油頁(yè)巖廢渣與粉煤灰數(shù)目更是驚人，大量廢棄資料的產(chǎn)生不僅帶來(lái)資源的浪費(fèi)，還對(duì)環(huán)境造成污染。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中大量廢棄的油頁(yè)巖廢渣和粉煤灰產(chǎn)物的回收再利用問題，本發(fā)明提供了一種公路路基復(fù)合材料，具有穩(wěn)定的強(qiáng)度、變形特征，是一種廉價(jià)的、性價(jià)比高的路基填料。本發(fā)明提供的公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣34～43％、粉煤灰19～22％、填土38～44％，三者之和為100％。更優(yōu)選地，所述復(fù)合材料由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣40％、粉煤灰20％、填土40％。優(yōu)選地，所述粉煤灰為硅鋁型粉煤灰，所述油頁(yè)巖廢渣是油頁(yè)巖礦山破碎后在干餾爐內(nèi)經(jīng)過高溫煅燒和氣化反應(yīng)后的產(chǎn)物。優(yōu)選地，所述填土為粉質(zhì)黏土。更優(yōu)選地，所述粉煤灰中硅、鐵、鋁氧化物所占比例為85％以上，燒失量為4.22％。本發(fā)明還提供一種公路路基的制作方法，包括如下步驟：s1：按上述公路路基復(fù)合材料配方，取各原料，將油頁(yè)巖廢渣、粉煤灰、填土晾曬風(fēng)干碾碎，其中，油頁(yè)巖廢渣經(jīng)過碾壓后過40mm篩孔；s2：將s1處理后的油頁(yè)巖廢渣、粉煤灰和填土放入攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杌旌?，加水控制混合料的含水量?0～20％之間，制成路基復(fù)合材料；s3：在平整的路基承重面上，鋪設(shè)s2制備的路基復(fù)合材料，擊實(shí)、成型后靜置24小時(shí)，完成公路路基的制作。優(yōu)選地，s2中，所需加水量是通過如下式(1)所示的公式計(jì)算得到的：其中：mw—所需加水量，kg；m′o—油頁(yè)巖廢渣風(fēng)干料質(zhì)量，kg；m′f—粉煤灰風(fēng)干料質(zhì)量，kg；m′s—填土風(fēng)干料質(zhì)量，kg；wo—油頁(yè)巖廢渣風(fēng)干含水率，％；wf—粉煤灰風(fēng)干含水率，％；ws—填土風(fēng)干含水率，％；w—設(shè)計(jì)要求含水率，％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：(1)在常用的路基土中摻入大量的油頁(yè)巖廢渣和煤炭燃燒物粉煤灰，大大解決廢料的二次利用問題，在特定配合比范圍內(nèi)，滿足公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于公路路基土的強(qiáng)度和變形要求，提供了一種季凍區(qū)過濕路基填土處置新技術(shù)，具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。(2)利用油頁(yè)巖廢渣與粉煤灰填筑路基，可減少公路線外取土場(chǎng)的征用，由此減少公路建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境的影響，同時(shí)降低工程造價(jià)。預(yù)計(jì)每公里公路建設(shè)油頁(yè)巖廢渣和粉煤灰用量達(dá)數(shù)千噸，達(dá)到了廢棄資源充分利用，減少環(huán)境污染的目的；粉質(zhì)黏土在浸水狀況下，含水率增大、強(qiáng)度降低，無(wú)法滿足路基填土的強(qiáng)度要求。采用廢棄復(fù)合材料的新型道路可以延長(zhǎng)使用壽命，降低約10％的道路工程維護(hù)費(fèi)用，也可節(jié)約大量運(yùn)營(yíng)成本。將油頁(yè)巖廢渣及廢棄粉煤灰回收利用，作為路基土的改良材料，不僅可以充分地滿足公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中的強(qiáng)度和變形要求，得到更可靠、水穩(wěn)定性能更好的路基填土材料。還可以為這兩種工業(yè)廢料提供了一種新的回收利用方法，實(shí)現(xiàn)了廢棄資源的二次利用，減少了環(huán)境污染。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實(shí)施，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定油頁(yè)巖廢渣是油頁(yè)巖礦山破碎后在干餾爐內(nèi)經(jīng)過高溫煅燒和氣化反應(yīng)后的產(chǎn)物，其化學(xué)成分主要為sio2，fe2o3，al2o3，cao，mgo。本發(fā)明以下實(shí)施例中，以吉林省汪清等地生產(chǎn)的油頁(yè)巖廢渣，硅鋁型粉煤灰(硅、鐵、鋁氧化物所占比例為85％以上，燒失量為4.22％)和東北地區(qū)常見的粉質(zhì)黏土填土(具有中液限和低塑性指數(shù)，會(huì)發(fā)生明顯的冬季凍脹現(xiàn)象，在浸水后強(qiáng)度降低、承載力下降，無(wú)法滿足公路設(shè)計(jì)規(guī)范中路基承載比的要求)為例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的舉例說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例一種公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣40％、粉煤灰20％、粉質(zhì)黏土40％。實(shí)施例2本實(shí)施例一種公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣34％、粉煤灰22％、粉質(zhì)黏土44％。實(shí)施例3本實(shí)施例一種公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣43％、粉煤灰19％、粉質(zhì)黏土38％。實(shí)施例4本實(shí)施例一種公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣38％、粉煤灰19％、粉質(zhì)黏土43％。對(duì)比例1本對(duì)比例一種公路路基材料，成分為粉質(zhì)黏土。對(duì)比例2本對(duì)比例一種公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣31％、粉煤灰30％、粉質(zhì)黏土39％。對(duì)比例3本對(duì)比例一種公路路基復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分比組成的原料制成：油頁(yè)巖廢渣24.2％、粉煤灰25.8％、粉質(zhì)黏土50％。本發(fā)明實(shí)施例1-4提供的公路路基復(fù)合材料主要用于道路路基的路床部分，為了驗(yàn)證其具有充分的強(qiáng)度、變形特征，我們對(duì)其承載比cbr和回彈模量進(jìn)行了測(cè)定。承載比為試樣浸水96小時(shí)測(cè)定強(qiáng)度，回彈模量為考慮材料在凍融循環(huán)作用和平衡濕度下的變形特征，兩者均考慮了材料在最不利狀態(tài)下的性能表現(xiàn)。(1)承載比cbr測(cè)定將實(shí)施例1-4提供的公路路基復(fù)合材料的粉煤灰和粉質(zhì)黏土烘干、碾碎后按比例混合均勻，與烘干、碾碎后并過40mm孔篩的油頁(yè)巖廢渣拌和，加水配置含水率為12.1％，經(jīng)過重型擊實(shí)制成試件，經(jīng)過96h的浸水后測(cè)量其承載比cbr(％)，為了說(shuō)明效果，我們以對(duì)比例1提供的公路路基材料，以及對(duì)比例2-3提供的公路路基復(fù)合材料作為對(duì)比例，采用同樣的方法進(jìn)行處理，所得承載比cbr(％)如下表1所示。表1含水量12.1％的公路路基材料的承載比cbr示例cbr(％)實(shí)施例139.8實(shí)施例235.7實(shí)施例336.2實(shí)施例432.0對(duì)比例10.93對(duì)比例215.1對(duì)比例39.35由表1可以看出，油頁(yè)巖廢渣、粉煤灰和路基土復(fù)合材料的承載比明顯優(yōu)于單獨(dú)使用粉質(zhì)黏土填土，且當(dāng)油頁(yè)巖廢渣34～43％、粉煤灰19～22％、填土38～44％時(shí)，其cbr強(qiáng)度值較佳，并且符合公路路基材料的承載比要求。對(duì)比例1單獨(dú)使用粉質(zhì)黏土的承載比浸在0.95％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中的高速公路中路基最高指標(biāo)8％，單獨(dú)使用不能作為公路的路基填土。同時(shí)，我們也做了其他的測(cè)試，單獨(dú)使用粉質(zhì)黏土，控制不同的含水率，含水率為10～20％之間，大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得粉質(zhì)黏土的承載比在0.75～1.2％之間。進(jìn)一步佐證了不能作為公路的路基填土來(lái)使用。進(jìn)一步地，我們以實(shí)施例1-4提供的公路路基復(fù)合材料為例，測(cè)定加水配置含水率為18.2％時(shí)，其承載比cbr數(shù)據(jù)。所得承載比cbr(％)如下表2所示。表2含水量18.2％的公路路基材料的承載比cbr示例cbr(％)實(shí)施例141.8實(shí)施例241.2實(shí)施例339.2實(shí)施例439.4由表2可以看出，實(shí)施例1-4提供的路基土復(fù)合材料，配制含水量為18.2％時(shí)，其承載比cbr大于39％，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單獨(dú)使用粉質(zhì)黏土的承載比，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中的高速公路中路基最高指標(biāo)8％。(2)回彈模量測(cè)定下面我們根據(jù)jtgd30-2015中新建公路路基回彈模量初步設(shè)計(jì)回彈模量的計(jì)算公式，通過濕度調(diào)整系數(shù)、凍融循環(huán)/干濕循環(huán)路基土模量折減系數(shù)獲得路基回彈模量。具體以實(shí)施例1提供的路基土復(fù)合材料為例，且當(dāng)濕度調(diào)整系數(shù)取試驗(yàn)地吉林地區(qū)均值時(shí)，實(shí)施例1提供的路基土復(fù)合材料的回彈模量為70～130mpa，高于瀝青路面對(duì)路基回彈模量19.5～29.5mpa的要求。綜上可見，本發(fā)明實(shí)施例1-4提供的路基土復(fù)合材料具有穩(wěn)定的強(qiáng)度和變形特征，是一種廉價(jià)的、性價(jià)比高的路基填料。以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，其保護(hù)范圍不限于此。本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)12