石灰-粉煤灰稳定煤矸石混合料的路用性能与配合比优化

日期:2026-08-15 01:04 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:12

日期:2026-08-15 01:04 作者:赵明 浏览量:12

一、引言
煤矸石是煤炭开采和洗选过程中排放的固体废弃物,约占煤炭产量的10%~15%。我国煤矸石年排放量超过7亿吨,累计堆存量超过60亿吨,形成了数千座煤矸石山,不仅占用大量土地,其自燃产生的SO₂等有害气体还对大气环境造成严重污染。

与此同时,道路工程建设对基层集料的需求持续增长,天然碎石资源日益紧缺。将煤矸石用作道路基层材料,可实现固废资源化利用与道路工程降本增效的双赢。煤矸石的主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃,与粉煤灰具有一定的相似性,具备用石灰和粉煤灰进行稳定处理的技术条件。本文通过系统的配合比试验,研究石灰-粉煤灰稳定煤矸石混合料的路用性能与最优配合比。

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二、煤矸石的工程特性
煤矸石的工程性质因成煤地质条件和开采方式的不同而差异显著。自燃煤矸石经过高温煅烧,部分黏土矿物已转变为具有火山灰活性的偏高岭土等矿物,其自身具有一定的胶凝性,稳定效果优于未燃煤矸石。未燃煤矸石的活性较低,需要更高的结合料掺量才能达到相同的强度指标。

煤矸石的颗粒级配通常较差,细颗粒含量不足,直接用作基层材料时密实度难以保证。因此,需要通过掺入粉煤灰等细粒材料改善级配,并通过石灰的胶凝作用提供强度。

三、配合比设计与试验方案
研究拟定了10种不同配合比方案,结合料(石灰+粉煤灰)掺量范围为10%~20%,石灰与粉煤灰的比例为1∶2至1∶4。通过重型击实试验确定各配合比的最佳含水率和最大干密度;制备试件进行7d和28d无侧限抗压强度试验;测试抗压回弹模量;部分配合比还进行了温缩试验。

四、试验结果与分析
击实特性:石灰-粉煤灰稳定煤矸石混合料的最佳含水率随结合料掺量的增加而升高,最大干密度随结合料掺量的增加而降低。

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强度特性:8组配合比试件的无侧限抗压强度均满足规范中公路基层及底基层对强度的要求。当石灰与粉煤灰比例为1∶3、结合料总掺量为15%~20%时,混合料的7d强度可达到1.5~2.0MPa,满足二级及以上公路基层的强度要求。

模量特性:抗压回弹模量随结合料掺量和龄期的增加而提高。28d抗压回弹模量可达800~1200MPa,满足半刚性基层的模量要求。

自燃与未燃煤矸石的差异:二灰稳定自燃煤矸石可以作为高等级道路的基层材料,二灰稳定未燃煤矸石的强度相对较低。

五、工程应用建议
石灰-粉煤灰稳定煤矸石混合料适用于各等级公路的基层和底基层。推荐配合比为石灰:粉煤灰:煤矸石=5:15:80。施工中应注意:煤矸石的最大粒径应控制在31.5mm以内;采用厂拌法施工以确保拌和均匀性;碾压应在最佳含水率附近进行;养生期不少于7天。

六、结语
煤矸石具有与粉煤灰相似的化学成分,具备用石灰和粉煤灰进行稳定处理的技术条件。8组配合比试件的强度均满足规范要求。二灰稳定自燃煤矸石可作为高等级道路的基层材料。该技术为煤矸石的大规模资源化利用提供了可行方案,兼具环保效益和工程价值。

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