窑渣集料在路面工程中的应用

窑渣集料在路面工程中的应用

石春花

景德镇公路事业发展中心 333000

摘 要 通过材料试验和加铺试验路，确定用窑渣和石质砂砾混合集料可以铺筑公路路面底基层和基层，且可在保证质量的前提下，降低工程造价。

关键词 路面工程 材料 窑渣

一、近年来，我国的交通建设工程规模日渐扩大，筑路材料的供应日趋紧张，且价格猛涨，给造价相对偏低的地方普通公路带来一定困难，另一方面，景德镇的千年窑火给我们留下了大量瓷业生产的副产品—窑渣，其中很大一部分通过水的搬运流入河，与天然石质砾石混合组成了窑渣集料。

窑渣集料能否用来筑路？我们决定通过实验来确定，试验地段确定在吕蒙——湖田公路。

二、吕蒙--湖田二级路改造一期工程（K0+000~K4+000段）是景德镇市区外环线工程的组成部分。该线初期交通量3000辆/日，折合标准轴载100KN为142次/日，属中等交通，取标准轴载BZ-100，路面设计弯沉53.6（1/100mm），基层设计弯沉59.8（1/100mm），底基层设计弯沉202.3（1/100mm），路面结构设计为20cm级配砂砾底基层，20cm水泥稳定砂砾基层，5cm沥青碎石面层。

该线K0~K7段与昌江河平行并进，路与河间距100m-600m，河滩有丰富的窑渣集料。

在河滩考察时，我们看到，由于地段不同、深度不同、集料中窑渣含量也不同，少的仅10%，多的则达50%，大部分都是20%-30%，窑渣主要成份为破碎匣钵（匣钵为盛装瓷坯进行烧制的容器）约为70%-75%，其次为瓷器碎片约10%-15%和碎砖约10%-15%，其中匣钵碎片和瓷器碎片均为凹片状。

1、材料试验

这种材料能否使用应该通过检测来确定，为此我们先对窑渣各种成份进行压碎值等项指标的检测。

窑渣主要物理性质检测

1.1底基层料试验

通过上述检测，认定碎砖强度太差，不能使用，碎瓷片强度与石质砂砾相似，唯形状不好，而窑渣的主要成份碎匣钵片的压碎值属临界，其在集料中的量应严格控制，因此决定将去掉碎砖的窑渣，在集料中的含量控制在一定范围，作底基层料：控制在一定范围，再与水泥拌和作基层料，且应按规范要求选取级配合格的料。

拟作底基层集料筛分表

在筛分基础上进行重型击实和承载比试验。

重 型 击 实 表

由于含渣40%集料的压碎值接近最大允许值，故决定舍弃不用。于是对含渣率为30%和20%的集料进行承载比试验。

承载比试验计算表

两种集料承载比均合格。

根据初步试验结果选定含渣量20%和30%的集料为试验路底基层料。

1.2基层混合料试验

基层水稳料选三种含渣率集料进行试验。

基层所用三种含渣率集料颗粒组成

结合料用32.5级普通水泥，剂量5%

重型击实试验如下

水稳料强度试验数据

水稳料强度计算表

注：二级公路Rd为2~3MPa，Za为1.282

2、试验路加辅

2.1试验路底基层部分

由计算表可知，含渣30%水稳料强度达不到规范要求，含渣15%-20%的水稳强度能满足规范要求，于是决定用含渣15%和含渣20%两种集料所组成的水稳料铺筑试验路。

2018年7月18日首先进行底基层试验，桩号为K3+400~K4+000，其中K3+400~K3+600用含渣20%集料铺，K3+600~K4+000用含渣30%集料铺，该段路基压实度、平整度、拱度均符合设计要求，弯沉为228(1/100mm)。

实地挖起来的集料筛去大料后，掺配成含渣30%和20%两种集料，抽样的颗粒组成如下：

按1.4松铺系数摊铺，15T振动压路机辗压6遍，密实度未达到要求，含渣率30%集料密实度为91.8%，含渣20%集料密实度为92.5%，洒水后继续辗压3遍，密实度有所提高，含渣20%已达96%，对含渣30%，再辗1遍密实度也达到96.2%。

现场取料承载比试验

在做承载比同时，用后轴重100KN的黄河车进行弯沉检测，含渣率为30%集料所铺底基层实测弯沉各数据为：

90，72，94，118，86，74，88，72，64，82，88，68，84，108，146，92，76，86，122，106，116，124，122，86，78，78，132，126，116，98，106

=96.94 S=21.11

r= +Za·s=96.94+21.11×1.5=128.61(1/100mm)

含渣率为20%集料所铺底基层实测弯沉各项数值为：

82，78，76，86，102，110，104，96，64，62，68，118，122，114，132，94

=94.25 S=21.6 r=126.7(1/100mm)

如同时乘以不利季节影响系数1.2，则分别达到154.3（1/100mm）和151.8(1/100mm)均小于设计弯沉202.3（1/100mm）。

2.2试验路基层部分

基层水稳用含渣量为15%和20%的集料加铺试验路，桩号为K3+600~K4+000，各铺200m，仍是先去掉碎砖筛去大料。

其颗粒组成见下表：

­­­ 用32.5级普通水泥拌，水泥含量5%，最佳含水量，含渣量15%的原为7.24%，含渣20%的原为7.09%，由于气温高，全部改为10%。机械拌和后人工摊铺，松铺厚26cm（压实厚度20cm），用YZ-18压路机辗压，当辗压遍数为6（静压2遍振动4遍）时，密实度均达不到要求。含渣量为15%密实度94.8%，含渣20%密实度94.5%，继续振动辗压4遍，达到规范要求。

施工现场取料进行强度检测如下表。

水稳基层现场取料强度检测数据表

  水稳基层现场取料强度计算表

集料含渣率为20%的水稳料七天浸水强度达不到规范要求养护。

结束即施工后第8天用黄河车进行弯沉检测。

集料含渣率为15%路段弯沉检测数据26，30，32，30，40，36，38，44，48，36，36，38，30，20，36，48

经计算=35.5（1/100mm） S=7.53（1/100mm）

Za=1.5 r=+s·Za=46.8（1 /100mm）

集料含渣率为20%路段弯沉检测数据26，24，48，44，46，36，46，40，22，28，30，30，38，42，50，30

经计算=36.88（1/100m） S=8.65（1/100mm）

r=49.86（1/100mm）

如同时乘以不利季节影响系数1.2，则含渣15%的弯沉代表值为56.17（1/100mm），小于设计弯沉59.8（1/100mm），而含渣20%则达到59.83（1/100mm）略大于设计弯沉。

三、应用

根据试验路检测结果，决定K1+000~K3+600用含渣30%集料铺底基层，在K2+000~K3+600段将含渣15%集料用5%32.5级普通水泥拌和铺基层。

施工过程中对底基层的密实度、压碎值、承载比弯沉；对基层的密实度、抗压强度、弯沉进行检测，除个别点外，都达到规范要求。

四、结论

由以上试验和施工我们得出以下结论：

1用含窑渣30%的砂砾集料铺筑底基层是可行的。如果吕蒙~湖田K4+000~K11+000路基施工到会，也用此料铺底基层，按宽度10m压实厚度0.2m，长度7000m计需集料两万立方米，与纯石质砂砾相比，每立方米单价低20元，可节约四十万元，有一定经济效益。若推广到全国所有瓷区则意义更大。但用作水稳基层，则因基层要求高，窑渣允许含量小，而影响其商业价值，扩大意义不大。

2使用这种这种材料要较为准确控制窑渣含量，碎砖要尽量去除。

3以碎匣钵为主的窑渣强度较低，形状不好，但有棱角、嵌锁性好，应用15T以上振动压路机辗压9-10遍，将细料通过振动投入大粒径窑渣怀抱，达到密实目的。

由于本路段建成不久，两三年的使用很难确定远期效果，因而还需经汽车荷载长期考验，且本次各试验精确度不高，因此这种含窑渣材料的各项性能还有待时间的检验，有待专家的深入研究论证。

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