工业固体废弃物在道路基层应用中的研究进展(2)

　　尾矿是指矿山企业在选矿完成后排放的废渣矿渣，是工业固体废弃物的主要组成部分。尾矿虽然产生量巨大，但利用率却很低。在道路工程中主要应用铁尾矿和各种尾矿矿砂来填筑路基或者代替碎石做路面基层。
　　国外对尾矿在道路基层中的应用已经形成了较为系统的理论研究和工程实践。美国明尼苏达州道路工程的实际应用表明，利用铁尾矿碎石作为路基材料以及沥青路面材料修筑的公路强度高、耐久性好。20世纪60年代，美国将铁尾矿应用于城市路面底基层的铺筑。21世纪以来，美国东部将铁尾矿碎石用作沥青路面的底基层、路基材料以及混凝土路面的基层材料。与国外的研究相比，国内在尾矿路用性能方面的研究起步较晚，较早的应用是将尾矿砂用作路基填料。后因尾矿碎石与碎石集料具有良好的相似性，2004年迁安至擂鼓台新建工程采用二灰稳定尾矿砂碎石代替二灰碎石作为道路基层；同年，在连云港新建工程中，磷矿尾矿砂在碎石垫层、基层和排水管道沟槽回填中均得到了应用。新的研究表明，尾矿在作为道路基层材料使用时，通过掺加外加剂和水泥可以显著提高二灰稳定尾矿料的早期强度。尾矿在道路基层中的应用降低了道路建筑成本，缓解了尾矿库存压力，减轻了尾矿对生态环境的污染和对市民生命健康的危害。
　　目前尾矿在道路基层中应用面临的主要问题有：需要针对尾矿自身的组成特点和分布特点因地制宜，应用于不同地区和不同类型的路面结构中；对尾矿资源及其应用进行系统的基础分析，为尾矿资源在道路基层中的应用提供数据支撑[4-7]。
　　2.2 粉煤灰的应用
　　粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，是中国当前排量较大的工业废渣之一。目前粉煤灰主要用于软路基处理以及水泥混凝土掺合料、路面基层结合料等道路材料中。
　　粉煤灰可以用于道路基层的关键，是因为粉煤灰与活化剂发生火山灰反应后形成的水泥质基体具有一定的强度。粉煤灰在美国道路基层中的应用始于20世纪 50年代，一项由不同比例的石灰、粉煤灰和集料组成道路基层材料的专利问世。国外在道路基层中应用粉煤灰最多的是在柔性路面中采用石灰、波特兰水泥、粉煤灰和砂的混合材料作为基层。目前中国主要是以粉煤灰稳定土的形式用于路面基层，即在土壤中掺入一定比例的石灰和粉煤灰，搅拌均匀，然后摊铺碾压使其整体性能较好。作为基层、底基层材料，要求粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量大于70%，粉煤灰的烧失量不超过20%，粉煤灰的比表面积大于2 500 g·cm-2，湿粉煤灰的含水量不超过35%。有研究表明，水泥粉煤灰稳定碎石的路用性能优于水泥稳定碎石。若粉煤灰原料有凝固现象，在使用时应打碎或者过筛，并清除有害杂质，避免对使用性能造成不利影响。
　　目前粉煤灰在道路基层应用中面临的主要问题有：使用粉煤灰材料铺筑的路面基层常常出现收缩裂缝，这主要是因为粉煤灰和活化剂发生了水化反应，一些裂缝也会反射到沥青面层造成表面破坏。目前还没有切实可行的方法来减少或者避免这种混合料的收缩裂缝；粉煤灰发生水化时消耗混凝土中的 Ca（OH）2，从而使混凝土的碱性降低，碳化深度增加，使混凝土耐久性降低[8-12]。
　　2.3 煤矸石的应用
　　煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的废弃岩石，其主要成分是Al2O3、SiO2。煤矸石在道路工程中主要用于软土地基处理、路基填筑，以及低等级公路的路面基层。
　　国外对煤矸石用于基层的研究早在第二次世界大战以前就已经开始，到20世纪60年代后期，才真正引起人们重视，特别是英国等欧洲国家用石灰、水泥来稳定煤矸石取得了成功，并尝试将自然煤矸石用于道路底基层；20世纪70、80年代，美国通过试验研究发现，将粉煤灰煤矸石混合料用于道路基层在技术和环境方面是可行的，而且在用于道路基层、底基层也取得了成功。中国对煤矸石应用于基层的研究始于20世纪80年代，最初主要作为路基的填料，对路基进行加固。长安大学曾采用石灰、煤矸石与土混合后用于道路基层，充分发挥了煤矸石的优良性能。煤矸石提高道路基层的强度主要是通过自身强度和其活性成分与石灰发生的火山灰反应。此外，辽宁工程技术大学对自燃煤矸石加固土的性能进行了研究，通过水泥、自燃煤矸石、粉煤灰的合理配比，使7 d固土强度显著提高，粉煤灰填料不仅有效地提高了基层强度，同时大量减少了煤矸石的堆积。现阶段，将煤矸石用作道路基层材料已积累了一些经验，应用技术也较成熟。但是将煤矸石用作固土材料还没有在实际工程中得到广泛应用，仍处于实验室研究阶段，今后对煤矸石的应用可以从道路基层建设的角度进一步研究。

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