（山西路杰公路工程技术咨询有限公司 山西 太原 030006）
【摘 要】铁尾矿是一种工业废弃物，是钢铁企业在开采铁矿石的过程中排出的难以在炼铁企业应用的铁元素含量很低的固体废弃物。本文介绍了基于振动成型设计方法的水泥稳定铁尾矿碎石的配合比设计，结合左黎高速公路中施工工艺和应用效果，确定了适当的工程技术，改善铁尾矿的技术性能，为该项技术在高速公路半刚性材料使用方面提供了借鉴。
【关键词】水泥稳定铁尾矿碎石；振动成型；配合比设计；施工工艺
【中图分类号】TU51 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）14-0194-02
1.引言
铁尾矿是一种工业废弃物，是钢铁企业在开采铁矿石的过程中排出的难以在炼铁企业应用的铁元素含量很低的固体废弃物。我国大规模的高速公路建设需要大量的建筑材料，如果能够采用适当的工程技术，改善铁尾矿的技术性能，使其满足作为道路基层材料的性能需求，就可以大量应用铁尾矿，变废为宝。具有巨大的经济效益和社会效益。
依托山西省左黎高速公路沿线大量的铁尾矿碎石资源，结合室内采用的振动成型配合比设计方法的科学合理性，使得水泥稳定铁尾矿碎石具有优良路用性能，克服铁尾矿碎石压碎值偏大，与水泥粘附性稍差等缺点。目前，以重型击实为成型方式的设计方法是应用最为广泛的水泥稳定碎石混合料设计方法，但是，国内外研究结果表明，重型击实的设计指标与混合料的实际路用性能无法很好的匹配，难以很好的表征水泥稳定铁尾矿料的路用性能，具有很大的局限性。
在此基础上提出的振动成型设计方法可以最大程度地优化水泥稳定铁尾矿碎石的路用性能，使其满足高速公路基层的要求，因此基于振动成型设计方法对水泥稳定铁尾矿碎石的级配及路用性能进行研究具有重要的意义。
左黎高速公路某标段底基层和基层水泥稳定铁尾矿碎石的使用均采用振动成型设计方法。在严密监控和精心施工下，铺筑和成型达到了预期的效果。
2.原材料
原材料为19mm~26.5mm、9.5mm~19mm、4.75mm~9.5mm、0mm~4.75mm铁尾矿碎石以及晋牌水泥。经检验，上述原材料均符合规范的相关要求[1-2]，各项指标见表1和表2。
3.3 确定试验室配合比
根据振动压实成型法试验结果：
（1）比较95%保证率的值Rc0.95和设计强度值Rd，水泥剂量取3.5%，4.0%或4.5%时，振动压实成型试件的95%保证率的值Rc0.95均大于基层设计强度值Rd≥4.0MPa，即满足要求。
（2）从工程质量考虑，依据无侧限抗压强度试验结果，路面基层水泥碎石的设计水泥剂量为水泥:级配碎石=4.0:100。
4.路用性能
根据试验选定的水泥稳定铁尾矿碎石的水泥掺入量，参照《公路无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）的相关方法，以98%的压实度分别置备试验试件，经过90天养生，测得水泥稳定铁尾矿碎石路用性能，见表6。
5.施工工艺
结合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）及振动成型方法的特征，通过实验段施工总结，其基本的施工工艺流程如下：
（1）遵循先轻后重、由外侧向内侧、驱动轮朝向摊铺前进方向的基本原则。在此基础上，第1遍采用20T钢轮压路机稳压1遍；随后23T钢轮压路机强振（高幅低频）3~4遍；然后23T钢轮压路机弱振（高频低幅）1~2遍；最后用胶轮压路机收面碾压1遍，确保压实度达到要求。其中对于薄弱部分（如两台摊铺机的接缝位置、摊铺机中间位置等），应适当增加碾压1~2遍。
（2）碾压速度控制：全程都用一档，至少在强振碾压时必须用一档。从加水拌和到最终碾压成型，应控制在4小时内，不得超过水泥初凝时间。为保证碾压后路面的均匀性，在碾压过程中，必须保证错轮宽度，一般控制在15~25cm。
（3）在第一遍初步稳压时，倒车后应原路返回，换挡位置应该在已压好的段落上，在未碾压一头换挡倒车的位置要错开，不能在同一个横断面上，要成阶梯状，出现个别拥包时，应进行铲平处理。
（4）振动压路机前进、后退、换档时，应先关振动再换档。若需要停机时，必须先停振再停机。另外，压路机不得停在未压实的段落上，不准表面急刹车、转弯和调头。
（5）在摊铺机前挡板加胶皮挡板，越低越好，一般控制在离地距离3cm；摊铺机后面应设专人消除离析现象，应该铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。
（6）及时用土工布进行覆盖养生，并保持基层顶面始终湿润。当采用洒水车在基层上洒水时，必须在水泥终凝时间之后才能进行。
6.振动成型设计方法的原理
振动成型方法采取模拟现有振动压路机的击实原理，对基层中的颗粒性材料施加振动冲击力，边振动边压实，使颗粒间的摩擦力由初始的静摩擦状态逐渐转变为动摩擦状态，当机械振动频率与基层压实材料固有频率发生共振时，材料间的摩擦阻力最小，而材料的受迫运动达到最大，从而有效提高了材料的最大干密度[5]。
7.结论
（1）采用振动成型配合比设计方法确定了水泥稳定铁尾矿碎石的配合比，即：水泥稳定铁尾矿碎石中的优化水泥含量；
（2）在一定水泥剂量和压实度条件下，试验确定了水泥稳定铁尾矿碎石的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、水稳定性、抗冻性能等路用性能指标；
（3）试验结果表明，水泥稳定铁尾矿碎石可以作为公路基层或底基层材料使用。 道路等基础设施的建设需要大量的建筑材料，开发应用铁尾矿碎石修筑道路基层或底基层材料可以大量消纳铁尾矿碎石，不仅可以减少铁尾矿碎石堆放的土地占用问题、环境污染和安全问题，也可节约建筑材料，降低工程造价，具有广阔的应用前景和巨大的社会经济效益。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部.JTJ E51-2009,公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2009.
[2]中华人民共和国交通部.JTG/T F20-2015,公路路面基层施工技术细则[S].北京:人民交通出版社,2015.
论文作者:乔建华
论文发表刊物:《建筑知识》2017年14期
论文发表时间:2017/7/17
标签：尾矿论文; 碎石论文; 水泥论文; 基层论文; 稳定论文; 方法论文; 压路机论文; 《建筑知识》2017年14期论文;