專利名稱：工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)堿渣，本發(fā)明尤其涉及一種工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
堿渣是堿廠利用氨堿法生產(chǎn)純堿而產(chǎn)生的白色固體廢料，目前我國(guó)生產(chǎn)純堿多采用氨堿法，其產(chǎn)量占純堿總產(chǎn)量的60％以上，因而產(chǎn)生了大量的堿渣，這些廢渣的堆放占用大量的土地，同時(shí)堿渣粉塵向四周擴(kuò)散，對(duì)周圍環(huán)境影響極大。大規(guī)模的堿渣將會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)環(huán)保問(wèn)題，儲(chǔ)存需要占用大量土地，廢棄既浪費(fèi)資源，又污染環(huán)境，回收利用這種再生資源已引起我國(guó)政府的高度重視，國(guó)內(nèi)外對(duì)堿渣的處理和變廢為寶進(jìn)行了多方面的深入研究。
目前，堿渣利用在建筑工程領(lǐng)域的研究較多。烏克蘭基輔建筑工程學(xué)院首先研制成功了堿渣混凝土，得到高度評(píng)價(jià)和廣泛應(yīng)用(董金道，堿渣膠結(jié)材料和堿渣混凝土，混凝土，1999年第2期P41～48)；天津市建筑設(shè)計(jì)研究院和天津機(jī)械施工公司共同就利用堿渣代替黃土作為填墊材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并在塘沽天堿宿舍進(jìn)行了大面積應(yīng)用，取得了較好效果，天津市新型建筑材料工業(yè)公司和焦作化工三廠聯(lián)合開發(fā)了以堿渣為主要原料，配以少量粉煤灰和硫酸鹽燒結(jié)低溫水泥的生成方法，稱為堿渣建筑膠凝材料(侯晉芳《堿渣代替工程土進(jìn)行填墊的研究》天津大學(xué)2004年碩士論文P2～3)；東南大學(xué)綠色建材技術(shù)研究所進(jìn)行了堿渣改性瀝青混合填料的研究，得到了很好的效果(錢春香等《堿渣用作瀝青混合料填料的可行性研究》，公路交通科技，2006年23卷第4期P14～18)。匯總國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)堿渣的廢物利用研究成果主要有以下幾個(gè)方面粉煤灰-堿渣磚、堿渣-粉煤灰高強(qiáng)型陶粒、堿渣混凝土、堿渣填墊工程土、堿渣混合水泥、堿渣改性瀝青混合填料等(王艷彥等，堿渣的綜合利用發(fā)展?fàn)顩r研究，工業(yè)安全與環(huán)保，2005年31卷第2期P29～31)。由于堿渣本身水穩(wěn)性差、強(qiáng)度低，而高等級(jí)公路和市政道路又對(duì)填筑材料的性能要求很高，截至目前堿渣在道路工程領(lǐng)域中的應(yīng)用只限于作為填墊工程土來(lái)填墊低等級(jí)道路經(jīng)過(guò)的低洼地段，而沒有應(yīng)用于高等級(jí)公路和市政道路中，作為路基處理、底基層和基層的填筑材料國(guó)內(nèi)未有先例。
天津及沿海地區(qū)地下水位較高，土質(zhì)多為軟土，土中多含大量腐殖質(zhì)，土基承載力極低，近年來(lái)，隨著高速公路及城市道路的大面積修建，路基處理費(fèi)用過(guò)高、路基或基層填料匱乏等矛盾越來(lái)越明顯。而一直采用水泥、石灰或粉煤灰對(duì)道路基層土壤進(jìn)行穩(wěn)定的措施遠(yuǎn)未達(dá)到理想的效果，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均不盡人意。
在城市道路路基處理中，傳統(tǒng)的作法多采用碎石、石灰及粉煤灰等筑路材料對(duì)含水量過(guò)高、有機(jī)質(zhì)含量豐富的軟弱土進(jìn)行固化處理，以尋求路床強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這往往需要較高的費(fèi)用。近年來(lái)許多城市道路路面出現(xiàn)“當(dāng)年修、來(lái)年壞”的現(xiàn)象，與路基處理效果不勝理想有極大的關(guān)系，這不僅大大增加了道路的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，也給管理部門造成了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
對(duì)于公路及高速公路，雖為填土路基，但路基填料往往達(dá)不到規(guī)范要求，需要固化處理，水泥、石灰及粉煤灰的需求非常大。隨著近年來(lái)交通工程的迅猛發(fā)展，由于高速公路路基處理(橋頭或池塘路段)需要大量碎石及水泥，石料顯得越來(lái)越缺乏，費(fèi)用較高且難以達(dá)到預(yù)期效果；另一方面，路基填料多采用戧灰處理，使得石灰的需求量巨大，這不僅導(dǎo)致石灰的價(jià)格上漲，而且質(zhì)量低劣的石灰也乘機(jī)混入使用；而基層材料中粉煤灰的匱乏及運(yùn)輸困難更導(dǎo)致了筑路成本的大幅度提高，極需尋找替代的材料及處理措施。
堿渣作為工業(yè)廢渣，污染環(huán)境，占用土地(利用始建于1923年的天津堿廠，是我國(guó)最早的堿廠，每年排出堿渣1.8 ×105t，在塘沽區(qū)與開發(fā)區(qū)之間形成了堿渣山，占地面積約3.5km2)。堿渣的存在使場(chǎng)地周圍的土質(zhì)受到鹽漬化的侵蝕，同時(shí)堿渣粉塵向四周擴(kuò)散，對(duì)城市環(huán)境影響極大，并且堿渣占用大量的土地，不僅影響地區(qū)的生態(tài)景觀，而且影響和阻礙該城市的開發(fā)、建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法，采用該方法改良后的堿渣可以大量代替常規(guī)工程填料，成為道路工程的廉價(jià)填筑材料，降低工程成本，同時(shí)減少堿渣堆放占用的土地，減輕堿渣粉塵對(duì)周圍環(huán)境的污染。
本發(fā)明提供工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法，該方法包括以下步驟(1)備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；(2)對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；(3)通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)制備淺層處理下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括30～50％的堿渣、42～65％的土、4～8％的石灰；制備淺層處理上層土，其組成以重量百分比計(jì)包括30～50％的堿渣、40～65％的土、3～8％的石灰、2～3％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)分別包括30～50％的堿渣、5～10％的水泥、10～30％的粉煤灰、30～35％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量，由最佳含水量與天然含水量的差值，確定噴灑水量，使其達(dá)到最佳含水量；(5)現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層處理壓實(shí)度控制在97％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在98％以上；(6)每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。
本發(fā)明方法將堿渣應(yīng)用于道路工程中，由于綜合利用了工業(yè)廢渣，減少了堿渣堆放占用的土地，消除了堿渣對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)堿渣代替大量的路基、基層填料(土、碎石、石灰、水泥、粉煤灰)，降低市政工程及公路的工程造價(jià)，減輕了挖出耕地所帶來(lái)的國(guó)土資源壓力。


附圖是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明提供的工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法，該方法包括以下步驟備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土，備料需根據(jù)當(dāng)天施工路段松鋪厚度和面積計(jì)算用料體積；對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量和最大干密度；制備淺層處理下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括30～50％的堿渣、42～65％的土、4～8％的石灰；制備淺層處理上層土，其組成以重量百分比計(jì)分別包括30~50％的堿渣、40～65％的土、3～8％的石灰、2～3％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)包括30～50％的堿渣、5～10％的水泥、10～30％的粉煤灰、30～35％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量，由最佳含水量與天然含水量的差值，確定噴灑水量，使其達(dá)到最佳含水量，在本步驟中根據(jù)道路路基、底基層和基層對(duì)填筑材料的不同強(qiáng)度要求，調(diào)整上述用料成分的比例，使堿渣得以充分利用；現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層壓實(shí)度控制在97％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在98％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。
實(shí)施例1備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；然后通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量為17～24％、最大干密度為1.79～2.08×103kg/m3；制備淺層處理下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括31％的堿渣、65％的土、4％的石灰；制備淺層處理上層土，其組成以重量百分比計(jì)包括30％的堿渣、63％的土、4％的石灰、3％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)分別包括30％的堿渣、10％的水泥、30％的粉煤灰、30％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量為14.2～19％，由最佳含水量與天然含水量的差值，確定噴灑水量為53.2～95kg/m3，使其達(dá)到最佳含水量；現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層處理壓實(shí)度控制在97％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在98％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測(cè)定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.2MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)0.8MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.5MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)1.2MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)5.6MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)4.8MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
實(shí)施例2備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；然后通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量為18～22％、最大干密度為1.75～1.96×103kg/m3；制備淺層處理下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括40％的堿渣、55％的土、5％的石灰；制備淺層處理上層土，其組成以重量百分比計(jì)包括38％的堿渣、55％的土、5％的石灰、2％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)分別包括42％的堿渣、8％的水泥、25％的粉煤灰、25％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量為15.6～19.8％，由最佳含水量與天然含水量的差值，確定噴灑水量為41.8～45.6kg/m3，使其達(dá)到最佳含水量；現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層壓實(shí)度控制在97.5％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在99.5％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測(cè)定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.1MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)0.75MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.3MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)1.1MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)5.2MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)4.5MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
實(shí)施例3備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；然后通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量為17～22％、最大干密度為1.73～1.98×103kg/m3；制備淺層下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括45％的堿渣、50％的土、5％的石灰；制備淺層上層土，其組成以重量百分比計(jì)包括45％的堿渣、45％的土、8％的石灰、2％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)分別包括35％的堿渣、5％的水泥、25％的粉煤灰、35％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量為14.8～19.1％，由最佳含水量與天然含水量的差值，確定噴灑水量為41.8～55.1kg/m3，使其達(dá)到最佳含水量；現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層壓實(shí)度控制在97.5％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在99.5％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測(cè)定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.0MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)0.6MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.4MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)1.2MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)5.4MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)4.8MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
實(shí)施例4備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；然后通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量為16.5～20％、最大干密度為1.70~1.95×103kg/m3，制備淺層下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括50％的堿渣、42％的土、8％的石灰；制備淺層上層土，其組成以重量百分比計(jì)包括50％的堿渣、40％的土、7％的石灰、3％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)分別包括50％的堿渣、10％的水泥、10％的粉煤灰、30％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量為13.8～18.6％，由最佳含水量與天然含水量的差值，確定噴灑水量為26.6～51.3kg/m3，使其達(dá)到最佳含水量；現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層壓實(shí)度控制在97.5％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在99.5％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測(cè)定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)0.8MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)0.6MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)1.1MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)0.8MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)3.6MPa，平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)2.8MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時(shí)后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
權(quán)利要求
1.工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法，其特征在于它包括以下步驟(1)備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；(2)對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；(3)通過(guò)室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定混合料的最佳含水量和最大干密度；(4)制備淺層處理下層土，其組成以重量百分比計(jì)包括30～50％的堿渣、42～65％的土、4～8％的石灰；制備淺層處理上層土，其組成以重量百分比計(jì)包括30～50％的堿渣、40～65％的土、3～8％的石灰、2～3％的水泥；制備底基層、基層，其組成以重量百分比計(jì)分別包括30～50％的堿渣、5～10％的水泥、10～30％的粉煤灰、30～35％的磚渣，將各層土按所述確定的比例拌和均勻，測(cè)定天然含水量，由天然含水量與最佳含水量的差值，確定噴灑水量，使其達(dá)到最佳含水量；(5)現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層壓實(shí)度控制在97％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在98％以上；(6)每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。
全文摘要
本發(fā)明公開了工業(yè)堿渣在道路路基、基層處理中的應(yīng)用方法，該方法包括以下步驟備料；對(duì)堿渣和現(xiàn)場(chǎng)土進(jìn)行晾曬、粉碎；確定混合料的最佳含水量和最大干密度；將各層土按預(yù)定的比例拌和均勻，噴灑水使其達(dá)到最佳含水量；現(xiàn)場(chǎng)鋪平碾壓，路基淺層處理壓實(shí)度控制在97％以上，底基層、基層壓實(shí)度控制在98％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后攤鋪上一層混合料。本發(fā)明方法將堿渣應(yīng)用于道路工程中，由于綜合利用了工業(yè)廢渣，減少了堿渣堆放占用的土地，消除了堿渣對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)堿渣代替大量的路基、基層填料，降低市政工程及公路的工程造價(jià)，減輕了挖出耕地所帶來(lái)的國(guó)土資源壓力。
文檔編號(hào)E01C3/00GK1963022SQ200610129510
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者趙建偉, 王新岐, 王曉華, 李長(zhǎng)升, 邱志明, 于立軍, 賀海, 馮煒, 劉潤(rùn)有, 李婧, 付曉敦, 練象平, 任金霞, 劉鐵柱, 付向東, 胡軍, 任翠青, 徐京闊, 宋杰 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院