摘要：本文通過對(duì)工業(yè)固廢粉煤灰與高爐礦渣微粉作為膠凝材料性能進(jìn)行研究，鋪筑粉煤灰與高爐礦渣微粉工業(yè)固廢穩(wěn)定大粒徑碎石作為基層的試驗(yàn)路，總結(jié)出工業(yè)固廢穩(wěn)定大粒徑碎石基層的施工工藝與質(zhì)量控制技術(shù)。經(jīng)6個(gè)月運(yùn)行，該試驗(yàn)路技術(shù)狀況良好，基層抗裂性能和承載能力強(qiáng)，施工過程減少了碳排放，節(jié)約了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了大粒徑碎石基層全機(jī)械施工工藝，縮短了基層養(yǎng)護(hù)周期。

關(guān)鍵詞：道路工程；工業(yè)固廢；大粒徑碎石基層；施工工藝；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-6478（2023）01-0027-04

Construction Technology and Quality Control of Industrial Solid Waste Stabilized Large Particle Crushed Stone Base

XU Xiangyun SHENG Shanwang ZHANG Liang LI Chuangmin

（1. Yichun Highway Development Center，Yichun Jiangxi 336000，China；2. College of Transportation Engineering，Changsha University of Technology，Changsha Hunan 410114，China）

Abstract：By studying the properties of industrial solid waste fly ash and blast furnace slag micro-powder as cementing materials，and paving fly ash and blast furnace slag micro-powder industrial solid waste stable large particle size gravel as the base test road，the construction technology and quality control technology of industrial solid waste stable large particle size gravel base are summarized. After 6 months of operation，the test road is in good technical condition，the base crack resistance and bearing capacity is strong，the construction process reduces carbon emissions，saves the production cost，realizes the large particle size gravel base mechanical construction technology，shorten the base maintenance cycle.

Key words：road engineering；industrial solid waste；large particle crushed stone base；construction technology；quality control

0 引言

隨著我國(guó)公路的高速發(fā)展，截至2021年末，我國(guó)公路總里程528.07萬公里，公路密度55.01公里/百平方公里[1]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)瀝青路面主要采用水穩(wěn)半剛性基層與瀝青柔性面層結(jié)構(gòu)，其中水穩(wěn)半剛性基層是主要承受拉應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，其特征有：強(qiáng)度高、成本低、適用范圍廣，但水穩(wěn)基層容易出現(xiàn)收縮開裂問題，形成反射裂縫[2]。

安徽滁州于2000年起研究水穩(wěn)填充大粒徑碎石基層技術(shù)，發(fā)現(xiàn)大粒徑碎石基層承載能力高、無收縮裂縫、基層使用壽命長(zhǎng)，從全壽命周期來看可節(jié)約工程成本[3]。粉煤灰是煤炭燃燒之后產(chǎn)生的一種固體廢棄物，長(zhǎng)期堆積易占用大量土地并且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，在工程領(lǐng)域多用于替代部分水泥，提高性能[4]。高爐礦渣粉是指在煉鐵過程中，鐵礦石中的雜質(zhì)與石灰發(fā)生反應(yīng)生成熔融物，經(jīng)過淬冷后磨細(xì)得到的產(chǎn)物，其主要成分為SiO2、CaO等氧化物，具有潛在的膠凝活性[5]。水泥水化反應(yīng)速度快，但在生產(chǎn)過程中需要消耗大量的熱，采用粉煤灰與高爐礦渣微粉工業(yè)固廢穩(wěn)定大粒徑碎石的方式成型基層，可以實(shí)現(xiàn)零水泥的消耗，同時(shí)將工業(yè)固廢利用起來，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)固廢的資源化利用，達(dá)到節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)循環(huán)的效果。

1 試驗(yàn)路介紹

萬載G220東深線升級(jí)改造項(xiàng)目起于江西省宜春市萬載縣鵝峰鄉(xiāng)，終于萬載縣馬步鄉(xiāng)，全長(zhǎng)14.758 4 km。項(xiàng)目采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，按雙向四車道建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h，路基寬24.5 m。試驗(yàn)路段共1.77 km，試驗(yàn)段里程樁號(hào)是K373+220 ～ K374+990。通過研發(fā)工業(yè)固廢穩(wěn)定大粒徑碎石基層，提高了基層抗裂性能和承載能力，減少碳排放，節(jié)約生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了大粒徑碎石基層全機(jī)械施工工藝，縮短了基層養(yǎng)護(hù)周期。

2 原材料與配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料技術(shù)指標(biāo)

2.1.1 工業(yè)固廢

選擇粉煤灰與高爐礦渣微粉兩種工業(yè)固廢作為膠凝材料雙摻。粉煤灰采用華能安源發(fā)電責(zé)任有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，高爐礦渣微粉選擇江西聯(lián)達(dá)新科建材廠生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉，根據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2017）[6]和《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》（GB/T 18046—20017）[7]規(guī)范中相應(yīng)的理化指標(biāo)要求，對(duì)粉煤灰和礦渣粉進(jìn)行性能檢測(cè)，兩者各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果見表1、表2。

2.1.2 集料

集料來自宜春市淞盛采石場(chǎng)，最大粒徑為73 mm。集料各項(xiàng)指標(biāo)見表3，根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20—2015）[8]中規(guī)定壓碎值應(yīng)≤30%，針片狀含量≤18%，均滿足使用要求。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

為了使大粒徑碎石能夠更好地形成骨架結(jié)構(gòu)，防止小一檔集料粒徑干涉，選定本次工業(yè)固廢穩(wěn)定大粒徑碎石基層試驗(yàn)路由53 ～ 73 mm大粒徑碎石、9.5 ～ 19 mm碎石、4.75 ～ 9.5 mm碎石、0 ～ 4.75 mm石屑四種集料組成，施工配合比由以前兩次鋪筑試驗(yàn)段確定。通過成型立方體砂漿檢測(cè)砂漿強(qiáng)度得出，當(dāng)粉煤灰與礦粉比例為1∶1時(shí)，抗壓強(qiáng)度最高，膠結(jié)效果最佳。由于最大粒徑為73 mm，因此除去大粒徑碎石后，對(duì)19 mm以下粒徑碎石進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳含水量，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得出最佳含水量為5.2%。以設(shè)計(jì)的施工配合比成型圓柱形試件，檢測(cè)7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度平均值為5.8 MPa，變異系數(shù)為10.2%。

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前需將原路面清掃干凈，避免有雜質(zhì)混入混合料中，影響路面基層質(zhì)量。機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)等待，及時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況，避免出現(xiàn)機(jī)械故障。

3.1.1 材料準(zhǔn)備

根據(jù)試驗(yàn)路經(jīng)驗(yàn)計(jì)算試驗(yàn)路段所需原材料總量，及時(shí)進(jìn)入拌和站，做好批次記錄、抽樣檢測(cè)。

3.1.2 下承層準(zhǔn)備

施工前應(yīng)該對(duì)下承層進(jìn)行驗(yàn)收，采集壓實(shí)度、彎沉、回彈模量（落錘式彎沉）、橫坡度、平整度、寬度、標(biāo)高、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)，按交工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)頻率進(jìn)行檢測(cè)。如若下承層出現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。

3.2 混合料拌和與裝車

混合料的拌和采用廠拌法，拌和站要嚴(yán)格控制混合料的質(zhì)量，建立規(guī)范化的管理模式。拌和過程按照配合比要求加入各檔集料、粉煤灰以及礦渣粉，控制拌和時(shí)間，保證拌和質(zhì)量。在進(jìn)行混合料的拌和時(shí)使用皮帶輸送機(jī)將集料運(yùn)輸?shù)叫读蟼}(cāng)，皮帶的傾斜角度應(yīng)適當(dāng)，并且速度不宜過快，避免大粒徑碎石在皮帶上發(fā)生滾動(dòng)，混合料產(chǎn)生離析。根據(jù)以往拌和大粒徑碎石混合料經(jīng)驗(yàn)，混合料出料速度控制在300 t/h。由于混合料受溫度影響程度較大，由于氣溫原因，水分容易散失，因此施工人員要根據(jù)天氣情況隨時(shí)關(guān)注混合料狀態(tài)，含水量不宜過大，否則容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，且攤鋪過程不易壓實(shí)。當(dāng)目測(cè)含水量過多或缺少某檔料時(shí)，則該批混合料不可用于現(xiàn)場(chǎng)施工。由于大粒徑碎石粒徑過大，在裝車過程中，應(yīng)采用3次裝料法，防止碎石向料堆周邊滾落造成離析。當(dāng)裝車完畢后，應(yīng)立即蓋上篷布，減少水分散失。

3.3 運(yùn)輸與攤鋪

根據(jù)混合料不同延遲時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果，0 ～ 1 h時(shí)間內(nèi)成型試件強(qiáng)度降低較快，1 h以后的強(qiáng)度差異不大，因此運(yùn)輸時(shí)間應(yīng)控制在1 h內(nèi)。為保護(hù)環(huán)境和減少水分散失，運(yùn)輸過程中自卸車不可打開篷布，直至卸料。自卸車向攤鋪機(jī)料斗內(nèi)卸料時(shí)，保證安全情況下應(yīng)盡量快速升起車廂，保證混合料整體滑動(dòng)，減少由于大粒徑碎石向外翻滾、堆積造成的離析。攤鋪采取階梯式施工，由兩臺(tái)攤鋪機(jī)階梯排布各自攤鋪半幅。攤鋪之前注意需要人工鏟除處于前方的攤鋪機(jī)縱向接縫未壓實(shí)的混合料，攤鋪機(jī)連續(xù)工作時(shí)，應(yīng)保證料斗內(nèi)有一定量的混合料，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)要注意螺旋分料器的速率，要保持?jǐn)備仚C(jī)連續(xù)、緩慢、穩(wěn)定工作。由于碎石粒徑偏大，可能會(huì)出現(xiàn)部分空洞，需要人工用混合料去填補(bǔ)。如果出現(xiàn)離析情況，采用人工處理，將局部鏟除，并用混合料填補(bǔ)，不可采用拋料的方式填補(bǔ)。

3.4 碾壓成型

碾壓成型是混合料密實(shí)、形成穩(wěn)定基層的重要工序。因此，碾壓之前需要確保含水量，初壓使用26 T重型振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓3 ～ 5遍，復(fù)壓使用30 T膠輪壓路機(jī)碾壓2 ～ 3遍，最后使用14 T雙鋼輪壓路機(jī)碾壓消除輪跡。直線段碾壓時(shí)，壓路機(jī)應(yīng)從外側(cè)向路中心碾壓；平曲線有超高路段，由低側(cè)向高側(cè)、自內(nèi)向外碾壓。

3.5 養(yǎng)生

基層碾壓成型后立即采取養(yǎng)生膜覆蓋進(jìn)行保濕養(yǎng)生，覆蓋養(yǎng)生膜是為了減少水分散失，防止產(chǎn)生裂縫。灑水車注意灑水采用噴霧狀灑水，不宜過度，保持表面濕潤(rùn)即可。養(yǎng)生時(shí)間一般為3天，成型1天內(nèi)封閉交通，禁止所有車輛進(jìn)入養(yǎng)生路段，24 h后可供小型汽車通行，車輛速度不可高于30 km/h，3天后即可取芯驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一結(jié)構(gòu)層的施工。

4 質(zhì)量控制

4.1 材料檢驗(yàn)

材料檢驗(yàn)分為膠凝材料檢測(cè)和集料性能檢測(cè)。膠凝材料檢測(cè)包括含水率、活性指數(shù)、凝結(jié)時(shí)間、燒失量在內(nèi)的指標(biāo)，每批次至少1次。粗集料檢測(cè)含水率、級(jí)配、壓碎值、表觀密度、針片狀含量和軟石含量，細(xì)集料檢測(cè)含水率、級(jí)配、塑性指數(shù)，每批次隨機(jī)選取兩個(gè)樣品檢測(cè)2次，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，重新檢測(cè)2次。如若樣品多次檢測(cè)結(jié)果不合格，應(yīng)及時(shí)更換，不可用于生產(chǎn)施工。

4.2 鋪筑試驗(yàn)段

正式開工之前，應(yīng)鋪筑200 m的試驗(yàn)段，確定施工工藝和質(zhì)量控制指標(biāo)，主要確定參數(shù)包括：拌和時(shí)間、機(jī)械組合、攤鋪速度、碾壓速度、碾壓遍數(shù)、松鋪系數(shù)。

4.3 施工過程質(zhì)量控制

施工過程質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)包括含水量、級(jí)配、膠凝材料用量、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等?？紤]到天氣因素，含水量的控制采取酒精燃燒法和烘干法2種方法共同測(cè)定，并且廠站與攤鋪現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)檢測(cè)，觀察含水量的變化情況，每種方法每日至少2次；級(jí)配檢測(cè)采用水洗篩分法，檢測(cè)每日合成級(jí)配變化情況，每日至少1次；由于現(xiàn)有規(guī)范暫無混合料中粉煤灰、礦渣粉含量檢測(cè)方法，而膠凝材料用量的控制主要由拌和站的轉(zhuǎn)速控制，因此每日施工前采用轉(zhuǎn)速標(biāo)定檢測(cè)拌和站的礦渣粉和粉煤灰的實(shí)際用量；無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度從攤鋪現(xiàn)場(chǎng)取料回試驗(yàn)室進(jìn)行成型試件。

4.4 驗(yàn)收質(zhì)量控制

大粒徑碎石無縫長(zhǎng)壽命基層養(yǎng)生3天，3天后進(jìn)行交工驗(yàn)收和評(píng)定，驗(yàn)收的主要指標(biāo)為強(qiáng)度檢測(cè)和彎沉檢測(cè)。試驗(yàn)階段強(qiáng)度檢測(cè)，需要在每車道200米處采集1個(gè)φ150 mm芯樣，每組取樣不少于6個(gè)，分別檢測(cè)抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度；彎沉值采用落錘式彎沉檢測(cè)，每車道20米采集1個(gè)樣點(diǎn)。檢測(cè)頻率按《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）[8]執(zhí)行。表4、表5為試驗(yàn)路驗(yàn)收結(jié)果。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，試驗(yàn)段滿足無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層使用要求。

5 試驗(yàn)路效果

本條試驗(yàn)路在施工后6個(gè)月時(shí)進(jìn)行取芯，取出的芯樣完整無破損，芯樣強(qiáng)度可達(dá)到14 MPa以上，具體結(jié)果見表6。

6 結(jié)論

（1）通過鋪筑試驗(yàn)段，確定大粒徑碎石基層施工工藝，為施工提供指導(dǎo)。

（2）通過質(zhì)量驗(yàn)收，工業(yè)固廢穩(wěn)定大粒徑碎石基層可滿足使用要求，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)生3天即可通行，并可進(jìn)行下一結(jié)構(gòu)層的鋪筑，縮短基層養(yǎng)護(hù)齡期。

（3）零水泥與工業(yè)固廢的使用，可帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益的良性循環(huán)，降低工程成本，節(jié)能減排。

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