摘要：赤泥基膠凝材料是一種新型的環(huán)保建筑材料，具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠承受較大的荷載和交通壓力，具備良好的耐久性和抗裂性能。本文通過(guò)對(duì)赤泥基膠凝材料的路用性能進(jìn)行研究和分析，通過(guò)在項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)踐表明，將赤泥與適量的水泥和其他添加劑混合后，形成的膠凝材料可以用于修補(bǔ)和加固老化或破損的路面，不僅成本低，而且可以快速施工，減少了交通中斷的時(shí)間。

關(guān)鍵詞：道路工程；建設(shè)材料；赤泥基膠凝材料；耐久性；抗裂性

中圖分類號(hào)：X758；U414""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號(hào)：1673?6478（2023）S1?0160?04

0 引言

近年來(lái)，環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展已成為全球社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。赤泥基膠凝材料作為一種新型的環(huán)保建筑材料，引起了廣泛的關(guān)注和研究。該材料以赤泥為主要原料，通過(guò)添加適當(dāng)?shù)乃嗪推渌砑觿?，形成了一種具備膠凝性和強(qiáng)度的材料。在道路建設(shè)領(lǐng)域，赤泥基膠凝材料作為一種新興材料，其路用性能及發(fā)展方向的研究具有重要意義。

本文通過(guò)對(duì)赤泥基膠凝材料的路用性能進(jìn)行綜合分析和評(píng)估，將赤泥與適量的水泥和其他添加劑混合，可以形成具有良好強(qiáng)度和穩(wěn)定性的膠凝材料，有效地提高路基的承載能力，減少沉陷和變形的風(fēng)險(xiǎn)。在邊坡和擋土墻工程中進(jìn)行應(yīng)用還能提供優(yōu)異的土壤保持能力。赤泥基膠凝材料在公路工程中的應(yīng)用前景廣闊，但仍存在一些問(wèn)題需要克服，如工程設(shè)計(jì)和材料配方的優(yōu)化，以及與其他材料的兼容性等。對(duì)此還要進(jìn)行深入的研究和實(shí)踐，以了解其力學(xué)性能、耐久性和工程應(yīng)用，推動(dòng)其在公路工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)?用。

1 赤泥及赤泥基膠凝材料介紹

赤泥是一種含有高嶺土和鐵氧化物的沉積物，常見(jiàn)于河床、湖泊和海洋沉積物中，具有獨(dú)特的紅色或棕紅色外觀，其成分較為復(fù)雜，包括：高嶺土、鐵氧化物、硅酸鹽礦物以及其他雜質(zhì)[1]。

近年來(lái)，赤泥作為一種資源豐富且多功能的材料，正受到越來(lái)越多領(lǐng)域的關(guān)注和研究。赤泥基膠凝材料以赤泥為主要原料，通過(guò)添加適當(dāng)?shù)乃嗪推渌砑觿纬删哂心z凝性和一定強(qiáng)度的材料。赤泥基膠凝材料在建筑領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于制作磚塊、瓦片和道路等結(jié)構(gòu)方面。針對(duì)赤泥的理化特點(diǎn)，打破了傳統(tǒng)利用石灰石資源制備水泥類材料的固定模式，利用赤泥等多類型固廢協(xié)同互補(bǔ)利用理念，并輔以物理活化、化學(xué)激發(fā)、高溫煅燒等活性激發(fā)手段，基于目標(biāo)水化產(chǎn)物的化學(xué)組成分析，建立了多類型固廢協(xié)同利用的組成設(shè)計(jì)方法，最終研制出了路面基層材料、改良路床土、輕質(zhì)泡沫土、預(yù)制構(gòu)件等終端產(chǎn)品[2]。

2 赤泥及赤泥基膠凝材料現(xiàn)狀分析

目前，對(duì)赤泥及赤泥基膠凝材料的研究正處于活躍的階段。研究人員正在探索赤泥作為可持續(xù)建筑材料的潛力，并致力于解決其應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)和環(huán)境挑戰(zhàn)，正朝著提高性能、降低成本、增強(qiáng)可持續(xù)性的方向不斷發(fā)展。隨著進(jìn)一步的研究和技術(shù)創(chuàng)新，赤泥基膠凝材料有望成為建筑領(lǐng)域的重要材料之一，并為可持續(xù)建筑發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2.1 赤泥研究現(xiàn)狀

為推動(dòng)赤泥資源化利用，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者在多方面做出探索，除了從赤泥中提取有價(jià)成分外，還開發(fā)出其他利用赤泥的方法，涉及建筑、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。近幾年，山東高速集團(tuán)與山東大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，充分利用赤泥材料本身富含的多種化合物（赤泥材料中SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃等化合物豐富）及其亞黏土特性，開創(chuàng)了拜耳赤泥高附加值大宗量利用新方法，將赤泥等多類型固廢輔以物理活化、化學(xué)激發(fā)、高溫煅燒等活性激發(fā)手段，建立了多類型固廢協(xié)同利用的組成設(shè)計(jì)方法，提出了赤泥基膠凝材料漿體性能動(dòng)態(tài)調(diào)控方法，打破了傳統(tǒng)利用石灰?guī)r制備水泥類材料的固定模式。同時(shí)，依托山東淄博、鄒平等地豐富的赤泥資源打造相對(duì)規(guī)范的產(chǎn)業(yè)化園區(qū)，將赤泥材料逐步向高速公路混凝土、路面基層材料、改良路床土、輕質(zhì)泡沫土、預(yù)制構(gòu)件等路用方向推廣并取得較好的產(chǎn)品性能[3]。

2.2 赤泥基膠凝材料利用現(xiàn)狀

2.2.1 建筑材料應(yīng)用

赤泥基膠凝材料在建筑領(lǐng)域的利用較為廣泛。它可以用于制造各種建筑材料。赤泥基膠凝材料的優(yōu)點(diǎn)包括低成本、高強(qiáng)度、良好的耐久性和環(huán)境友好性。它可以替代傳統(tǒng)的建筑材料，降低建筑成本，并具有潛力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建筑的目標(biāo)。

2.2.2 道路建設(shè)

赤泥基膠凝材料在道路建設(shè)中可以用于制作道路路面材料，具有優(yōu)異的耐久性和抗裂性能，可提高道路的承載能力，延長(zhǎng)道路使用壽命，并減少維護(hù)和修復(fù)的成本。此外，赤泥基膠凝材料還可以用于路堤和邊坡的加固，提供更好的穩(wěn)定性和抗沖刷能力[4]。

2.2.3 環(huán)境修復(fù)和土壤改良

在環(huán)境修復(fù)和土壤改良方面，赤泥基膠凝材料具有較廣泛的應(yīng)用潛力，可應(yīng)用于廢棄礦山修復(fù)和復(fù)綠工程，促進(jìn)植被恢復(fù)和土壤改良。赤泥基膠凝材料通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)、保持水分和提供營(yíng)養(yǎng)元素等，有助于修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)和改善土地的使用條件。

除此之外，赤泥基膠凝材料還被探索用于其他領(lǐng)域，如在水利工程、農(nóng)業(yè)建設(shè)等。總體而言，赤泥基膠凝材料的利用現(xiàn)狀正處于積極發(fā)展階段，隨著進(jìn)一步的研究和技術(shù)創(chuàng)新，赤泥基膠凝材料有望為建筑、道路、環(huán)境修復(fù)和其他領(lǐng)域帶來(lái)更多創(chuàng)新解決方案，并為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)[5]。

3 道路建設(shè)中的應(yīng)用情況

臨臨高速公路工程張店?yáng)|連接線起點(diǎn)樁號(hào)為K0 + 000，終點(diǎn)樁號(hào)K2 + 600，全長(zhǎng)2.6km，采用雙向四車道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度25.5m，路面寬度24m，路床采用4 × 20cm 碎石土處理且頂面回彈模量 gt; 50MPa，彎沉采用高速主線標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)彎沉值189（0.01mm）；路面結(jié)構(gòu)層采用4cmSMA-13 + 6cmSBS-20C + 18cm 赤泥基穩(wěn)定上基層 + 18cm 赤泥基穩(wěn)定下基層 + 18cm 赤泥基穩(wěn)定底基層，結(jié)構(gòu)層厚64cm，全結(jié)構(gòu)層赤泥基材料基層及底基層總量約16.9 萬(wàn)平方，折合3.04 萬(wàn)方，其中底基層赤泥基膠凝材料劑量圖紙建議采用5%～5.5%，基層赤泥基膠凝材料劑量圖紙建議采用6%～6.5%，上下基層7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 ? 4.5MPa，底基層7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 gt; 3MPa。

項(xiàng)目選取張店?yáng)|連接線K1 + 570～K1 + 690 段，對(duì)左幅的120m 試驗(yàn)段鋪設(shè)18cm 厚的赤泥基膠凝材料穩(wěn)定碎石底基層，該基層頂面寬度為12.31m，實(shí)際攤鋪方量為269m3，共計(jì)641 噸，現(xiàn)場(chǎng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行聯(lián)合攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，攤鋪當(dāng)天溫度20℃，天氣晴朗，西風(fēng)3～4 級(jí)。

3.1 混合料的拌和

（１）水穩(wěn)拌和站共設(shè)置6個(gè)冷料倉(cāng)，其中石粉料倉(cāng)2個(gè)，0.5～1cm石子料倉(cāng)1個(gè)，1～2cm石子料倉(cāng)2個(gè)，2～3cm石子料倉(cāng)1個(gè)，配備100噸罐體2個(gè)，150噸罐體1個(gè)；拌和站骨料及粉料均采用自動(dòng)稱量系統(tǒng)，拌和用水采用流量計(jì)量。

（２）生產(chǎn)前對(duì)各料倉(cāng)開口大小和皮帶計(jì)量精度進(jìn)行標(biāo)定，施工過(guò)程中經(jīng)常檢查和調(diào)整；施工中所用粗細(xì)集料均采用料棚儲(chǔ)存，生產(chǎn)前由試驗(yàn)人員實(shí)測(cè)含水率，根據(jù)目標(biāo)配比據(jù)實(shí)調(diào)整生產(chǎn)配比。

（３）成品料拌和時(shí)間根據(jù)赤泥基膠凝材料特性微調(diào)，以混合料均勻一致為準(zhǔn)，具體拌和時(shí)間根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書及專家意見(jiàn)調(diào)整?；旌狭习韬屯瓿珊?，項(xiàng)目配合技術(shù)支持人員進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，確保出廠的混合料合格。

（４）考慮到赤泥基膠凝材料比表面積較大，材料較水泥更澀的現(xiàn)狀，生產(chǎn)過(guò)程中重點(diǎn)檢查下料口是否堵塞。

（５）拌和過(guò)程中發(fā)現(xiàn)干濕不均料、離析嚴(yán)重料及“料頭”“料尾”，必須予以廢棄，首件工程施工完成后對(duì)拌和機(jī)的拌鍋進(jìn)行清理，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，計(jì)算平均厚度、膠凝材料實(shí)際用量。

3.2 施工工藝流程

項(xiàng)目中使用的赤泥基膠凝材料穩(wěn)定碎石經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室配比調(diào)試，根據(jù)《赤泥基膠凝材料穩(wěn)定碎石（底）基層試驗(yàn)段施工作業(yè)指導(dǎo)書》最終確定生產(chǎn)配比為：20?30mm碎石∶10?20mm碎石∶5?10mm碎石∶0?5mm石屑＝18∶38∶14∶30，赤泥劑量5.5%，最大干密度為2.382，最佳含水量為5.0%。經(jīng)過(guò)對(duì)進(jìn)場(chǎng)粗集料、細(xì)集料按規(guī)范要求的檢驗(yàn)頻率和方法進(jìn)行檢測(cè)，該碎石材料的級(jí)配、壓碎值等各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，滿足生產(chǎn)需要。

施工前，由測(cè)量組進(jìn)行邊樁，中樁恢復(fù)，按直線段10m，曲線段5m標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，根據(jù)下承層高程、底基層設(shè)計(jì)高程及松鋪系數(shù)1.3計(jì)算基準(zhǔn)鋼絲懸掛高程，鋼絲繩應(yīng)拉緊，確保10m內(nèi)撓度不超過(guò)2mm。具體施工工藝流程如圖1所示[6]。

3.3 混合料的攤鋪

（１）攤鋪前下承層適當(dāng)灑水濕潤(rùn)，開始攤鋪前應(yīng)確保至少5輛以上運(yùn)料車等候，料車應(yīng)充足避免停頓。

（２）采用2臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，攤鋪機(jī)組裝寬度12.5m，搭接寬度25cm。攤鋪機(jī)前后相距5～10m，中間用鋁合金導(dǎo)梁控制攤鋪高程及橫坡；后一臺(tái)攤鋪機(jī)外側(cè)傳感器走鋼絲，內(nèi)側(cè)以新攤鋪層走滑靴。

（３）攤鋪速度應(yīng)根據(jù)拌和能力和運(yùn)輸能力確定，攤鋪過(guò)程中速度應(yīng)均勻一致，一般宜為1～2m/min，嚴(yán)禁中途隨意調(diào)整，兩臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪厚度、攤鋪系數(shù)、攤鋪平整度、攤鋪速度、振動(dòng)頻率應(yīng)一致。

（４）攤鋪機(jī)螺旋布料器的料位不可太高，以螺旋布料器至少有三分之二埋入混合料中為宜，攤鋪過(guò)程中不宜頻繁收起料斗，以防止混合料離析。攤鋪機(jī)螺旋布料倉(cāng)前擋板安裝鐵鏈，末端安裝反向螺旋葉片，以減少離析現(xiàn)象，攤鋪機(jī)前擋板邊緣距離下承層邊緣不宜大于10cm。

（５）攤鋪機(jī)后設(shè)專人消除離析現(xiàn)象，鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補(bǔ)，攤鋪過(guò)程中設(shè)專人檢測(cè)攤鋪厚度，根據(jù)多點(diǎn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完畢后待攤鋪機(jī)運(yùn)行3～5m再進(jìn)行矯正測(cè)量，中途不得隨意變換松鋪厚度，以防忽高忽低，影響底基層平整?度[7]。

4 發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技創(chuàng)新的發(fā)展，以及可持續(xù)建設(shè)市場(chǎng)的廣泛需求，赤泥基膠凝材料在未來(lái)將呈現(xiàn)較好的使用趨?勢(shì)：

（１）技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，赤泥基膠凝材料的研發(fā)和生產(chǎn)將繼續(xù)迎來(lái)新的技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)。研究人員將致力于開發(fā)更高效、更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)工藝，改善材料的性能和質(zhì)量。

（２）多功能化與降本增效。未來(lái)赤泥基膠凝材料的發(fā)展除了滿足基本的建筑和道路需求外，還將會(huì)被開發(fā)成具有防水、隔熱、吸音、自潔等附加功能的材料，以滿足不同領(lǐng)域的需求[9]。

（３）可持續(xù)性與環(huán)保性。隨著社會(huì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重視，赤泥基膠凝材料的應(yīng)用將大量減少對(duì)原材料和能源的消耗，提高資源利用效率，降低碳排放和環(huán)境污染[10]。

5 結(jié)論

赤泥基膠凝材料在公路工程中的應(yīng)用能夠提供路面高強(qiáng)度及其穩(wěn)定性，減少路基的沉陷和變形風(fēng)險(xiǎn)，可以有效延長(zhǎng)路面使用壽命。本文基于赤泥基膠凝材料在臨臨高速公路工程中的應(yīng)用，對(duì)該材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析，得出該材料具有較高的抗剪強(qiáng)度和抗水穩(wěn)定性，能夠有效提高碎石底基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通過(guò)添加適量的膠凝材料，還能進(jìn)一步改善碎石底基層的抗凍融性能和耐久性。根據(jù)研究結(jié)果，從控制膠凝材料的添加量和混合比例、施工技術(shù)等方面提出了優(yōu)化赤泥基膠凝材料配方及施工工藝的建議，以最大限度地發(fā)揮赤泥基膠凝材料在碎石底基層工程中的優(yōu)勢(shì)，并提高道路基礎(chǔ)層的性能和耐久性。

參考文獻(xiàn)：

1. 劉家慶， 譚茜文， 何延全， 等. 赤泥基膠凝材料半柔性路面應(yīng)用[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版） ， 2022， 42（5）： 21?32.
2. 張?jiān)疲?陳偉， 陳瀟. 赤泥基應(yīng)用于路基半剛性基層材料性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 山西建筑， 2018， 44（35）： 111?112.
3. 劉曉明， 張?jiān)銎穑?李宇， 等. 赤泥在建筑材料和復(fù)合高分子材料中的利用研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào)， 2023， 37（10）： 15?28.
4. 付善春， 趙傳萍， 沈紅艷， 周宜松. 赤泥改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性及作用機(jī)理研究[J]. 湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版） ， 2023， 32（03）： 22?27.
5. 王玉隆. 赤泥基改性粉砂土的強(qiáng)度特性及微觀機(jī)理研究[D]. 中原工學(xué)院， 2022.
6. 吳煜宇， 李志斌， 尹松， 等. 水泥、赤泥協(xié)同改良粉砂土配合比試驗(yàn)研究[J]. 輕金屬， 2023（04）： 13?20.
7. 張曉果， 楊博， 褚付克， 等. 赤泥基膠凝材料改良粉砂土性能研究及應(yīng)用[J]. 新型建筑材料， 2022， 49（10）： 119?122132.
8. 王亞奇， 饒軍應(yīng)， 彭浩， 等. 復(fù)摻改性拜耳法赤泥填筑路基力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]. 水利技術(shù)監(jiān)督， 2022（12）： 228?231255.
9. 李帥， 周斌， 劉萬(wàn)超， 等. 赤泥綜合利用產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀、存在問(wèn)題及解決方略探討[J]. 中國(guó)有色冶金， 2022， 51（05）： 32?36.
10. 劉沖昊， 岳雪濤， 矯川本， 等. 赤泥基膠凝材料的制備與性能研究[J]. 硅酸鹽通報(bào)， 2020， 39（11）： 3574?3581.