CN108316079B - 一种路面结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种路面结构，从下至上依次设有路面垫层、路面基层、路面面层，其中，路面基层包括镍矿渣层、黏土层及防渗层，黏土层的内表面紧贴镍矿渣层的外表面，防渗层的内表面紧贴黏土层的外表面，路面面层的底部外表面紧贴防渗层的顶部外表面，路面垫层的顶部外表面紧贴所述防渗层的底部外表面，外面的水要先后通过防渗层和黏土层才能进入到镍矿渣层，黏土层和防渗层起到了双层保护作用，从而有效防止了镍矿渣层中的有毒金属元素渗入至地下水中。此外本发明还提出了一种路面结构的施工方法，该方法包括铺设路面垫层，之后铺设由防渗层、黏土层和镍矿渣层构成的路面基层；最后铺设路面面层，完成路面结构的施工。

Description

一种路面结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种路面结构及其施工方法。
背景技术
镍渣是冶炼镍铁合金过程中排放的工业固体废渣，随着我国社会经济的快速增长和工业化水平的不断提高，对镍的需求量逐渐增加，导致镍渣的排放量逐年提高。目前，镍渣资源化利用的水平仍较低，大量镍渣露天堆放或作填埋处理，不但占用了大量土地，且对环境造成了严重污染。镍渣的有效处置和高效利用问题已迫在眉睫。此外镍渣含有微量的有毒金属元素，渗入地下水会导致污染，同时镍渣中氧化钙和氧化铝的含量有限，限制了其在道路结构施工中的使用，但道路建设需要大量的建筑材料，若能将镍渣用于道路建设将消耗大量的镍渣，因此有必要针对镍渣在建筑材料方面的应用进行研究。
现有路面基层通常有柔性基层(沥青处治级配碎石或无机结合料级配碎石)、半刚性基层(水泥、石灰、工业废渣等无机结合料稳定碎石)和刚性基层(低强度等级混凝土)，缺乏采用镍渣作为路面基层的路面结构。
发明内容
基于此，有必要针对镍渣含有微量的有毒金属元素不利于道路建设的技术问题，提供一种路面结构及其施工方法。
一种路面结构，从下至上依次设有路面垫层、路面基层、路面面层，其中，所述路面基层包括镍矿渣层、黏土层及防渗层，所述黏土层的内表面紧贴所述镍矿渣层的外表面，所述防渗层的内表面紧贴所述黏土层的外表面，所述路面面层的底部外表面紧贴所述防渗层的顶部外表面，所述路面垫层的顶部外表面紧贴所述防渗层的底部外表面。
优选地，所述黏土层的厚度范围为3-6cm。
优选地，所述路面面层的宽度大于所述防渗层的宽度。
优选地，还包括级配碎石层，所述级配碎石层设在所述防渗层的两侧，级配碎石层位于所述路面面层与所述路面垫层之间，所述级配碎石层用于减缓水从所述路面面层通过所述防渗层的两侧进入到所述镍矿渣层。
优选地，所述级配碎石层与所述防渗层的宽度之和不小于所述路面面层的宽度。
优选地，还包括路肩，所述路肩位于所述路面面层的两侧，所述路肩铺设在所述路面垫层上；所述路肩包括土路肩和加固路肩，所述加固路肩设在所述土路肩上，所述加固路肩设在所述路面面层的两侧，所述土路肩铺设在所述路面垫层上。
其中，所述防渗层采用的防渗材料包括防水土工布。
构成所述镍矿渣层的材料包括质量百分比分别为：按质量百分比计算，构成所述镍矿渣层的材料包括：10％～40％的镍渣、15％～50％的矿渣、10％～20％的水泥及10％～30％的碎石。
所述矿渣的粒度小于9.5mm，所述镍渣的粒度范围为9.5mm～27.5mm。
本发明还提出了上述路面结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、铺设路面垫层；
S2、铺设由防渗层、黏土层和镍矿渣层构成的路面基层：在所述路面垫层上铺设防渗材料，在所述防渗材料上铺设黏土，所述防渗材料的两端有预留部分，在所述黏土上铺设镍矿渣聚合物，在铺设的过程中逐渐上提所述防渗材料的预留部分，继续填筑所述镍矿渣聚合物，所述镍矿渣聚合物构成所述镍矿渣层，在所述镍矿渣层的顶部外表面继续填筑所述黏土，构成紧贴所述镍矿渣层的外表面的黏土层；将所述防渗材料剩余的预留部分盖住所述黏土层的顶部外表面，构成紧贴所述黏土层的外表面的防渗层；
S3、在所述防渗层的顶部外表面上铺设路面面层。
优选地，所述镍渣聚合物的制备方法包括：将镍渣与矿渣分别粉碎之后混合均匀构成混合物，之后向所述混合物中加入水泥，搅拌，并在搅拌的过程中加入水获得所述镍矿渣聚合物；其中，按质量百分比计算，所述混合物包括20％～35％的镍渣和65％～80％的矿渣。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：路面结构从下至上依次由路面垫层、路面基层及路面面层构成，路面基层主要由镍矿渣层构成，由于镍矿渣层含有微量的有毒金属，为了防止有毒金属渗入到地下水，所述黏土层的内表面紧贴所述镍矿渣层的外表面，所述防渗层的内表面紧贴所述黏土层的外表面，外面的水要先后通过防渗层和黏土层才能进入到镍矿渣层，黏土层和防渗层起到了双层保护作用，从而有效防止了镍矿渣层中的有毒金属元素渗入至地下水中。
其他有益效果还包括：
1、粘土层具有不透水性起到防渗作用，同时能防止来自镍矿渣层的固体颗粒直接与防水土工布接触使之破坏。
2、镍矿渣层中小于9.5mm，所述镍渣的粒度范围为9.5mm～27.5mm，矿渣的颗粒粒度小于镍渣，两者混合使用有利于形成结构致密的镍矿渣聚合物，从而降低空隙率、提高结构密实性、增大抗压强度，提高道路的使用寿命。
3、在路面结构的施工方法中，镍渣与矿渣构成的混合物中，镍渣的质量百分比为20％～35％，占有较大的比重，有效的将镍渣应用在了建筑方面。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中的路面结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中的路面结构施工方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
在本发明的一个实施例中提供一种路面结构，如图1所示，从下至上依次设有路面垫层1、路面基层2、路面面层3，其中，路面基层2包括黏土层22、防渗层23及镍矿渣层21，黏土层22的内表面紧贴镍矿渣层21的外表面，防渗层23的内表面紧贴黏土层22的外表面，路面面层2的底部外表面紧贴防渗层23的顶部外表面，路面垫层3的顶部外表面紧贴防渗层23的底部外表面，防渗层23的防水材料采用防水土工布。需要说明的是，图中标号7标注的为路面结构的中线，黏土层、防渗层及镍矿渣层包括顶部、底部及两个侧壁，黏土层、防渗层及镍矿渣层的内表面或外表面包括顶部、底部及两个侧壁的内表面或外表面。
在上述实施例的基础上，本实施例的黏土层22的厚度为4cm，其他实施例中，黏土层的厚度为3～6cm中的其他厚度值。
在上述实施例的基础上，本实施例的路面面层3的宽度大于防渗层23的宽度，更有利于路面面层承受行车荷载的作用力，此外路面面层还具备较高的强度、抗变形能力，较好的温度稳定性、水稳性，良好的平整度和表面抗滑，同时具有较好的耐磨和抗渗性，而且防止水从路面面层3通过防渗层23的顶部进入到黏土层22，进而浸入到镍矿渣层21。
在上述实施例的基础上，如图1所示，本实施例还包括级配碎石层4，级配碎石层4设在防渗层23的两侧，级配碎石层4位于路面面层3与路面垫层1之间，级配碎石层4用于减缓水从路面面层3通过防渗层23的两侧进入黏土层22，进而浸入到镍矿渣层21；优选地，防渗层23的两侧设有的级配碎石层4与防渗层23的宽度之和不小于路面面层3的宽度，加强路面面层的受力能力。其中，级配碎石层4主要由碎石，水泥加水混合浇筑而成。
在上述实施例的基础上，本实施例还包括路肩，所述路肩位于路面面层3的两侧，所述路肩铺设在路面垫层1上。如图1所示，所述路肩包括土路肩6和加固路肩5，加固路肩5设在土路肩6上，加固路肩5设在路面面层3的两侧，土路肩6铺设在路面垫层1上。加固路肩5和土路肩6为路面提供横向支承。
在上述实施例的基础上，本实施例中，按质量百分比计算，构成所述镍矿渣层的材料包括：10％～40％的镍渣、15％～50％的矿渣、10％～20％的水泥及10％～30％的碎石，有利于镍矿渣聚合物的形成。其中，矿渣为铁矿渣。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述矿渣的粒度小于9.5mm，所述镍渣的粒度范围为9.5mm～27.5mm，有利于形成结构致密的镍矿渣聚合物。
在上述实施例的基础上，本实施例还包括上述路面结构的施工方法，如图2所示，包括：
T1、铺设路面垫层；路面垫层直接与土接触，改善土基的湿度和温度状况。
T2、铺设由防渗层、黏土层和镍矿渣层构成的路面基层：在所述路面垫层上铺设防渗材料，在所述防渗材料(本具体实施方式中采用的防水材料为防水土工布)上铺设黏土，所述防渗材料的两端设有预留部分，在所述黏土上铺设镍矿渣聚合物，在铺设的过程中逐渐上提所述防渗材料的预留部分，继续填筑所述镍矿渣聚合物，所述镍矿渣聚合物构成所述镍矿渣层，在所述镍矿渣层的顶部外表面继续填筑所述黏土，构成紧贴所述镍矿渣层的外表面的黏土层；将所述防渗材料的剩余的预留部分盖住所述黏土层的顶部外表面，构成紧贴所述黏土层的外表面的防渗层；
T3、在所述防渗层的顶部外表面上铺设路面面层。
在上述路面结构施工方法中，所述镍渣聚合物的制备方法包括：将镍渣与矿渣分别粉碎之后混合均匀构成混合物，分开粉碎再混合是为了控制镍渣的颗粒粒度大于矿渣的粒度，之后向所述混合物中加入水泥，搅拌，并在搅拌的过程中加入适量水获得所述镍矿渣聚合物；其中，按质量百分比计算，所述混合物包括20％～35％的镍渣和65％～80％的矿渣。
镍渣作为镍冶金工业的废渣,本发明中采用镍渣作为路面结构的基层材料不仅能降低对环境的污染,而且还具有很好的经济效益且避免资源的浪费。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种路面结构，其特征在于，从下至上依次设有路面垫层、路面基层、路面面层，其中，所述路面基层包括镍矿渣层、黏土层及防渗层，所述黏土层的内表面紧贴所述镍矿渣层的外表面，所述防渗层的内表面紧贴所述黏土层的外表面，所述路面面层的底部外表面紧贴所述防渗层的顶部外表面，所述路面垫层的顶部外表面紧贴所述防渗层的底部外表面；还包括级配碎石层，所述级配碎石层设在所述防渗层的两侧，所述级配碎石层位于所述路面面层与所述路面垫层之间，所述级配碎石层用于减缓水从所述路面面层通过所述防渗层的两侧进入到所述镍矿渣层；还包括路肩，所述路肩位于所述路面面层的两侧，所述路肩铺设在所述路面垫层上，所述路肩包括土路肩和加固路肩，所述加固路肩设在所述土路肩上，所述加固路肩设在所述路面面层的两侧，所述土路肩铺设在所述路面垫层上；按质量百分比计算，构成所述镍矿渣层的材料包括：10％～40％的镍渣、15％～50％的矿渣、10％～20％的水泥及10％～30％的碎石。
2.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述黏土层的厚度范围为3-6cm。
3.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述路面面层的宽度大于所述防渗层的宽度。
4.根据权利要求3所述的路面结构，其特征在于，所述级配碎石层与所述防渗层的宽度之和不小于所述路面面层的宽度。
5.根据权利要求4所述的路面结构，其特征在于，所述矿渣的粒度小于9.5mm，所述镍渣的粒度范围为9.5mm～27.5mm。
6.根据权利要求1-5任一所述的路面结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、铺设路面垫层；
S2、铺设由防渗层、黏土层和镍矿渣层构成的路面基层：在所述路面垫层上铺设防渗材料，在所述防渗材料上铺设黏土，所述防渗材料的两端设有预留部分，在所述黏土上铺设镍矿渣聚合物，在铺设的过程中逐渐上提所述防渗材料的预留部分，继续填筑所述镍矿渣聚合物，所述镍矿渣聚合物构成所述镍矿渣层，在所述镍矿渣层的顶部外表面继续填筑所述黏土，构成紧贴所述镍矿渣层的外表面的黏土层；将所述防渗材料的剩余的预留部分盖住所述黏土层的顶部外表面，构成紧贴所述黏土层的外表面的防渗层；
S3、在所述防渗层的顶部外表面上铺设路面面层。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述镍矿渣聚合物的制备方法包括：将镍渣与矿渣分别粉碎之后混合均匀构成混合物，之后向所述混合物中加入水泥，搅拌，并在搅拌的过程中加入水获得所述镍矿渣聚合物；其中，按质量百分比计算，所述混合物包括20％～35％的镍渣和65％～80％的矿渣。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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