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，同時堿渣粉塵向四周擴散，對周圍環(huán)境影響極大。大規(guī)模的堿渣將會帶來巨大的社會環(huán)保問題，儲存需要占用大量土地，廢棄既浪費資源，又污染環(huán)境，回收利用這種再生資源已引起我國政府的高度重視，國內(nèi)外對堿渣的處理和變廢為寶進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，得到高度評價和廣泛應(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)計研究院和天津機械施工公司共同就利用堿渣代替黃土作為填墊材料進行了試驗研究，并在塘沽天堿宿舍進行了大面積應(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)。匯總國內(nèi)外學(xué)者對堿渣的廢物利用研究成果主要有以下幾個方面粉煤灰-堿渣磚、堿渣-粉煤灰高強型陶粒、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)展狀況研究，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、強度低，而高等級公路和市政道路又對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填墊低等級道路經(jīng)過的低洼地段，而沒有應(yīng)用于高等級公路和市政道路中，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，隨著高速公路及城市道路的大面積修建，路基處理費用過高、路基或基層填料匱乏等矛盾越來越明顯。而一直采用水泥、石灰或粉煤灰對道路基層土壤進行穩(wěn)定的措施遠未達到理想的效果，從技術(shù)和經(jīng)濟上均不盡人意。
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含水量過高、有機質(zhì)含量豐富的軟弱土進行固化處理，以尋求路床強度達到設(shè)計要求，這往往需要較高的費用。近年來許多城市道路路面出現(xiàn)“當(dāng)年修、來年壞”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)護維修費用，也給管理部門造成了不必要的經(jīng)濟損失。
對于公路及高速公路，雖為填土路基，但路基填料往往達不到規(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，石料顯得越來越缺乏，費用較高且難以達到預(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)致石灰的價格上漲，而且質(zhì)量低劣的石灰也乘機混入使用；而基層材料中粉煤灰的匱乏及運輸困難更導(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)。堿渣的存在使場地周圍的土質(zhì)受到鹽漬化的侵蝕，同時堿渣粉塵向四周擴散，對城市環(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，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填筑材料，降低工程成本，同時減少堿渣堆放占用的土地，減輕堿渣粉塵對周圍環(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)對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；(3)通過室內(nèi)重型擊實試驗，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，使其達到最佳含水量；(5)現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層處理壓實度控制在97％以上，底基層、基層壓實度控制在98％以上；(6)每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強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，消除了堿渣對環(huán)境的污染，同時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，減輕了挖出耕地所帶來的國土資源壓力。


附圖是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
和實施實例對本發(fā)明作進一步說明。
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算用料體積；對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；通過室內(nèi)重型擊實試驗，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、底基層和基層對填筑材料的不同強度要求，調(diào)整上述用料成分的比例，使堿渣得以充分利用；現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層壓實度控制在97％以上，底基層、基層壓實度控制在98％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強度要求后攤鋪上一層混合料。
實施例1備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；然后通過室內(nèi)重型擊實試驗，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，使其達到最佳含水量；現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層處理壓實度控制在97％以上，底基層、基層壓實度控制在98％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.2MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達0.8MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.5MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達1.2MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達5.6MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達4.8MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無機結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
實施例2備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；然后通過室內(nèi)重型擊實試驗，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，使其達到最佳含水量；現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層壓實度控制在97.5％以上，底基層、基層壓實度控制在99.5％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.1MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達0.75MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.3MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達1.1MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達5.2MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達4.5MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無機結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
實施例3備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；然后通過室內(nèi)重型擊實試驗，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，使其達到最佳含水量；現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層壓實度控制在97.5％以上，底基層、基層壓實度控制在99.5％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.0MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達0.6MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.4MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達1.2MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達5.4MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達4.8MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無機結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在1.5MPa～3.0MPa之間。
實施例4備料，包括堿渣、磚渣、粉煤灰、水泥或石灰和土；對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；然后通過室內(nèi)重型擊實試驗，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，使其達到最佳含水量；現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層壓實度控制在97.5％以上，底基層、基層壓實度控制在99.5％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強度要求后攤鋪上一層混合料。經(jīng)測定淺層處理下層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達0.8MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達0.6MPa；淺層處理上層土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達1.1MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達0.8MPa；底基層、基層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高可達3.6MPa，平均無側(cè)限抗壓強度達2.8MPa。而傳統(tǒng)淺層處理層養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在0.3MPa～1.2MPa之間，傳統(tǒng)的基層、底基層無機結(jié)合料穩(wěn)定土和添加土壤固化劑的無機結(jié)合料穩(wěn)定土養(yǎng)生6天浸水24小時后的無側(cè)限抗壓強度最高在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)對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、粉碎；(3)通過室內(nèi)重型擊實試驗，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，使其達到最佳含水量；(5)現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層壓實度控制在97％以上，底基層、基層壓實度控制在98％以上；(6)每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強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；對堿渣和現(xiàn)場土進行晾曬、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，噴灑水使其達到最佳含水量；現(xiàn)場鋪平碾壓，路基淺層處理壓實度控制在97％以上，底基層、基層壓實度控制在98％以上；每一層碾壓完成后，灑水養(yǎng)生7天達到設(shè)計強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，消除了堿渣對環(huán)境的污染，同時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，減輕了挖出耕地所帶來的國土資源壓力。
文檔編號E01C3/00GK1963022SQ200610129510
公開日2007年5月16日 申請日期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, 李長升, 邱志明, 于立軍, 賀海, 馮煒, 劉潤有, 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 申請人:天津市市政工程設(shè)計研究院