CN106676998B - 一种赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，属于道路工程及工业废弃物资源化利用领域。该铺装结构包括掺加有赤泥的水泥混凝土面层、沥青胶砂联结层、赤泥基层及赤泥底基层，掺加有赤泥的水泥混凝土面层、沥青胶砂联结层、赤泥基层和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基层材料与水泥混凝土材料刚度互补优势，通过合理结构组合，形成一种新型水泥混凝土路面结构，实现了工业废渣赤泥在混凝土路面基层、表层中的应用，提高了水泥混凝土路面基层的刚度均匀性，防止出现断板、唧浆等病害，在实现工业废弃物赤泥资源化利用的同时，提高了水泥混凝土路面的结构使用寿命。

Description

一种赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构。
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。全世界每年产生的拜耳法赤泥约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。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，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。
水泥混凝土路面是我国最常用的一种路面结构，每年新建规模巨大，消耗大量的砂、石原材料。但传统水泥混凝土路面结构基层和底基层采用的水泥稳定碎石结构或石灰-粉煤灰碎石结构强度变异大、温缩干缩开裂比较严重，易造成水泥混凝土路面出现断板、脱空、唧浆等病害。
赤泥颗粒均匀，如何将赤泥的工程优势应用于道路填筑，在解决赤泥资源化利用的同时，解决传统路面结构早期病害问题，是需要解决的技术难点。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，充分利用赤泥改性基层材料与水泥混凝土材料刚度互补优势，通过合理结构组合，提供一种赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构。
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，PH值通常大于11，含水量大于35％，未粘结赤泥干燥状态下呈粉末状。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特点是包括掺加有赤泥的水泥混凝土面层、沥青胶砂联结层、赤泥基层及赤泥底基层，掺加有赤泥的水泥混凝土面层、沥青胶砂联结层、赤泥基层和赤泥底基层自上而下铺设在土基上。
为了满足赤泥强度形成和固化赤泥中重金属污染物的要求，可以在赤泥基层和/或赤泥底基层的赤泥中掺加改性剂，所述改性剂由磷石膏、水泥和铝盐类化合物混合而成，磷石膏、水泥和铝盐类化合物的质量比为70-80:20-25:1-3。
磷石膏、水泥和铝盐类化合物的质量比为74-76:22-24:1.5-2.5时，能够达到最佳技术效果。
所述磷石膏用于降低赤泥的强碱性，中和赤泥中的碱性物质。
水泥和铝盐类化合物配合用做激发剂，用于激发赤泥形成长期强度和固化赤泥中污染性浸出。所述铝盐类化合物优先为硫酸铝和/或氯化铝。
为保证赤泥基层水泥混凝土路面结构整体刚度，满足作为混凝土路面结构基层和底基层的要求，赤泥基层的厚度为15～40cm，按质量百分比计，改性剂掺量为10～14％；赤泥底基层的厚度为15～40cm，按质量百分比计，改性剂掺量为6～10％。
进一步的，赤泥基层或赤泥底基层单层厚度超过20cm时，可分层施工碾压，压实度大于96％。
作为优选，赤泥基层7天无侧限抗压强度大于3.5MPa，赤泥底基层7天无侧限抗压强度大于2.5MPa。
所述水泥混凝土面层的厚度优选为22～34cm，在其所用水泥中外掺质量百分比为10～15％的赤泥，重载交通适当取高限，轻交通适当取低限。
作为优选，沥青胶砂联结层的厚度优选为2～4cm，可采用AC-5或AC-10级配沥青混合料，沥青结合料可采用PG64-22等级普通沥青，设计空隙率优选为2～4％。
为了保证路面结构基础的承载力，满足重载交通要求，赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构的土基顶面验收弯沉要求小于150(0.01mm)。
与现有技术相比，本发明的赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构不仅实现了工业废渣赤泥在水泥混凝土路面面层、基层中的应用，还能够提高水泥混凝土路面的各项性能指标及使用寿命，具体来说，具有以下突出地有益效果：
(一)该铺装结构中，在赤泥中添加专用改性剂，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，可以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)该铺装结构提高了水泥混凝土路面基层的刚度均匀性，防止出现断板、唧浆等病害，提高了水泥混凝土路面的结构使用寿命；
(三)该铺装结构可减少水泥混凝土面板的温缩、干缩开裂，提高混凝土路面结构长期使用性能；
(四)该铺装结构解决了赤泥基层与混凝土面板连接问题，增强路面结构的整体性，增加了混凝土路面结构的整体承载力。
附图说明
附图1是实施例赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构。
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基层水泥混凝土路面复合铺装结构作以下详细地说明。
【实施例】
本实施例以掺加有赤泥的水泥混凝土面层1、沥青胶砂联结层2、赤泥基层3及赤泥底基层4构成完整的路面铺装层结构。赤泥底基层4、赤泥基层3、沥青胶砂联结层2及水泥混凝土面层1自下而上铺设在土基5上。
1、土基5
根据道路表面设计标高，清除原地基表土，用重型压路机压实地基，地基顶面验收弯沉要求小于150(0.01mm)。
2、赤泥底基层4
以赤泥为主要铺装材料，掺加9％(质量百分比)改性剂，搅拌均匀后即可进行赤泥底基层4的铺设。铺设厚度为18cm，压实度为97％，7天无侧限抗压强度大于3.5MPa。
所述改性剂由质量比为75:23:2的磷石膏、水泥与硫酸铝混合而成。
3、赤泥基层3
以赤泥为主要铺装材料，掺加12％(质量百分比)改性剂，搅拌均匀后即可进行赤泥基层3的铺设。铺设厚度为18cm，压实度97％，7天无侧限抗压强度大于4.8MPa。
所述改性剂与赤泥底基层4所用改性剂相同。
4、沥青胶砂联结层2
采用AC-10级配沥青混合料，沥青结合料采用PG64-22等级普通沥青，沥青胶砂联结层厚度3cm，设计空隙率3％。
5、水泥混凝土面层1
采用水泥稳定碎石混合料，在其所用水泥剂量为外掺13％的赤泥。厚度28cm。
【实验例】
以路基赤泥和上述添加有改性剂的改性赤泥基层、赤泥底基层为实验对象，主要工程与环境指标对比：
Figure BDA0001222841790000041

Claims (6)

1.一种拜耳法赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特征在于：包括掺加有赤泥的水泥混凝土面层、沥青胶砂联结层、赤泥基层及赤泥底基层，掺加有赤泥的水泥混凝土面层、沥青胶砂联结层、赤泥基层和赤泥底基层自上而下铺设在土基上，
沥青胶砂联结层采用AC-5或AC-10级配沥青混合料；
赤泥基层和赤泥底基层的赤泥中掺加有改性剂，以质量百分比计，赤泥基层中改性剂掺量为10~14%，赤泥底基层中改性剂掺量为6~10%；
所述改性剂由磷石膏、水泥和铝盐类化合物混合而成，磷石膏、水泥和铝盐类化合物的质量比为70-80: 20-25:1-3。
2.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特征在于：
赤泥基层的厚度15~40cm；
赤泥底基层的厚度15~40cm。
3.根据权利要求2所述的拜耳法赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特征在于：
赤泥基层或赤泥底基层单层厚度超过20cm时，分层施工碾压，压实度大于96%。
4.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特征在于：所述水泥混凝土面层的厚度为22~34cm，在其所用水泥中外掺质量百分比为10~15%的赤泥。
5.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特征在于：沥青胶砂联结层厚度2~4cm，设计空隙率2~4%。
6.根据权利要求1所述的拜耳法赤泥基层水泥混凝土路面复合铺装结构，其特征在于：土基顶面验收弯沉小于150（0.01mm）。
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