赤泥的室内试验研究及路面应用跟踪检测

王宁　潘玲科

【摘要】淄博市公路管理局中心试验室通过室内试验研究了不同配合比条件下，二灰稳定赤泥材料的抗压强度、冻融稳定性和水稳性等路用性能。根据试验结果铺筑试验路，优化了二灰稳定赤泥底基层的施工流程，解决了相应的技术难点，并进行多年的使用性能和环境影响跟踪监测。

【关键词】赤泥；室内配合比设计；施工技术

【Abstract】Zibo City Highway Authority central laboratory were studied through laboratory under different mixing ratio， compressive strength flyash stabilized material of red mud， freeze-thaw stability and water stability and other road performance. According to the test results of the test paving the way to optimize the flyash stabilized red mud subbase construction process to solve the corresponding technical difficulties， and years of use and performance tracking and monitoring of environmental impact.

【Key words】Red mud；Cement mix design；Construction technology

1. 序言

赤泥是铝厂经各种物理和化学处理，制取氧化铝后所剩余的红色粉泥状高含水量的强碱性固体废料，本文将二灰稳定赤泥用作道路底基层材料，对不同材料配比进行了室内对比试验，选择合适的配合比铺筑试验路段，并对其铺筑工艺和路用性能做了详细的分析论述，为赤泥在道路建设中的大规模应用提供依据（见图1）。

2. 二灰稳定赤泥道路材料的室内试验分析

2.1 室内试验的主要目的是掌握赤泥路基材料的基本物理力学性能，确定赤泥底基层混合料的配合比，研究含水率、块状赤泥等因素对赤泥底基层性能的影响，为赤泥底基层材料的应用和推广提供理论支持。

本次室内试验和试验路段现场所用的赤泥原料取自山东铝厂赤泥第一堆场东坝底的陈赤泥，这些赤泥堆存的年份至少在30年以上，其典型化学组成的分析结果见表1。其矿物组成见如表1所示。

2.2 赤泥底基层混合料配合比优化。

2.2.1 配合比优化试验包括：（1）通过重型击实试验确定配合比对应的最佳含水率和最大干密度。（2）根据重型击实试验结果进行无侧限抗压强度试验。以标养条件下的7天和28天抗压强度为主要指标，兼顾工作性和经济性，以最大限度的消耗赤泥为出发点，全面、系统地探讨三种原料之间的相互影响关系，优化配合比设计。试验方案与结果，见表2。

2.2.2 对试验结果进行分析对比可得出以下几点结论：

（1）混合料7天无侧限饱水抗压强度均能满足高速和一级公路对底基层的抗压强度要求。可见，这种混合料的道路底基层材料在强度指标上是完全有保证的。

（2） 从表2中可以看出在一定范围内增加混合料中的石灰剂量时，混合料的强度将随之提高，但超过相应范围后，增加混合料中的石灰剂量时，强度反而有所降低。

（3）从技术经济和大量应用赤泥的条件出发，结合施工现场的原材料情况，对试验结果分析确定，推荐采用配合比为赤泥：粉煤灰：石灰=75：15：10； 80：10：10； 85：7.5：7.5进行试验段铺筑。

3. 二灰稳定赤泥底基层试验段施工

（1）2008年中心试验室组织泰和公路公司在淄博市淄川区凤凰路铺筑二灰稳定赤泥底基层试验路铺筑。凤凰路长702m，宽27m，日平均交通量14693次，路面结构为2cm沥青混凝土+5cm沥青混凝土+下封层+17cm水泥稳定碎石+17cm二灰碎石。其中17cm二灰碎石设计改为20cm二灰稳定赤泥设计。通过对数据分析确定分别使用配合比为赤泥：粉煤灰：石灰=75：15：10； 80：10：10； 85：7.5：7.5进行试验段铺筑。压实完成后，立即对各项指标自检，自检合格，向赤泥底基层补充水分，使含水率比最佳含水率大3%～5%，然后覆盖养生。养生期间封闭交通，保护表层不受破坏。当施工中断，临时开放交通时，必须采取保护措施。石灰、粉煤灰稳定赤泥强度检验结果，见表3。

4. 施工排水

（1）施工前应先做好截水沟、排水沟等排水及防渗设施，特别是在多雨地区和雨季施工更应加强这方面的工作。

（2）施工间断期间，注意采取防水措施。若施工期间被雨水淋湿或被水浸泡，进行下一步施工前，必须晾晒至含水率许可范围内。

（3）如底基层地面在地下水位以下，必须做好防水、排水设计，杜绝水浸泡赤泥。

（4）各施工层表面做成2%～4%的排水横坡，确保在施工过程中，能及时使雨水排走。

5. 质量检测与跟踪监测

（1）质量检测。

试验路底基层按上述施工方法和注意事项修筑完成后，根据《公路工程质量检验评定标准》进行检测，所有检测项目均满足要求，达到二级公路质量标准。

（2）路用性能跟踪监测。

通过对试验铺筑完成后5d～360d的取芯分析，不同配合比二灰稳定赤泥材料芯样在底基层完工15d后都基本成型，表面光滑，个别底部存在脱落；完工一年一个月后，三种配合比的底基层材料芯样均达到完全成型，表面光滑。

对二灰稳定赤泥底基层的强度进行跟踪监测，见表4所示。

由表4可见，二灰稳定赤泥材料强度具有一定的延续性，随着时间的推移不断增长，能够较好的适应公路建设的需要。但早期强度相对较低，一定程度上影响了施工进度，所以在施工过程中要做好早期的养生和质量控制。

2009年5月检测各配比路段弯沉值均不大于20mm，满足设计弯沉指标要求。

（3）环境跟踪监测。

根据赤泥的特点委托淄博市环保局对水质与环境射线针对性进行了部分指标检测，如表5所示：

（4）通过施工前后的水质检测结果对比表5可以看出，赤泥的使用未对附近的地下水造成污染；

6. 结论

本文采用铝厂工业废渣赤泥为主要原料，配合一定比例的石灰、粉煤灰加以稳定构成二灰稳定赤泥，作为新型道路底基层填筑材料，取得良好的路用性能和经济效益。主要得到以下结论：

（1）以底基层材料抗压强度为主要指标，以技术经济和最大程度使用赤泥为出发点，进行配合比优化设计研究，确定了合理的配合比范围：赤泥75%～80%，石灰7.5%～15%，粉煤灰7.5%～10%，为不同条件下底基层材料配合比设计提供了选择依据。

（2）二灰稳定赤泥材料在确定的配合比范围内的7d和28d抗压强度均满足相关规范要求，并且具有较好的抗冻稳定性、干缩性和温缩性。试验路经过一年的运营，未出现早期病害，效果良好，表明二灰稳定赤泥可以作为高速和一级公路底基层材料。

（3）作为工业废渣的赤泥材料性质容易不稳定，筑路摊铺前要进行抽样检测，视其质量不同，适当调整配合比；修筑过程中要严格控制含水量和压实率。

（4）二灰稳定赤泥材料的应用，可以大大降低筑路成本，变废为宝，具有良好的经济效益。

（5）赤泥中含有少量Na2O，随着雨水的冲刷可能会污染地下水。试验路的环境跟踪监测表明，使用存放时间较长的陈赤泥可以较好的解决地下水污染的问题，取得良好的环境效益。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通运输部.公路路面基层施工规范[R].北京：人民交通出版社，2000.

[2] 中华人民共和国交通运输部.公路路面基层施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2000.

[3] 中华人民共和国交通运输部.公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社，1998.

[文章编号]1619-2737（2016）03-18-101