基于矿渣复合粉的公路沥青面层及水稳层的施工探讨

基于矿渣复合粉的公路沥青面层及水稳层的施工探讨

张超

四川公路桥梁建设集团有限公司机械化施工分公司  四川成都 610200

【摘要】为明确矿渣废物回收再利用制作公路施工材料的可行性及施工应用效果，以下就结合宁南至攀枝花段高速公路实例，探讨了攀枝花航盛资源再生科技有限责任公司研发的矿渣复合粉材料在工程中的应用。结果显示，案例工程利用矿渣复合料有效节约了原材料，且均 通过验收，包括力学性能、抗渗性能、抗裂性能等都满足验收标准。可见，将矿渣复合粉材料应用在公路工程项目建设中，可打造出节能环保、性能达标的精品工程，值得同行业借鉴。

【关键词】矿渣复合粉；公路工程；沥青面层；水稳层；施工

基于高炉铁渣学组成与水泥熟料或矿渣相似的这一特点，攀枝花航盛资源再生科技有限责任公司决定利用高炉铁渣制备矿渣复合料，通过固废回收处理、微粉加工生产等创新技术，制作矿渣复合粉，并用于公路水稳层及沥青面层工程施工之中。以下就结合宁攀高速ZCB3-LM3标段路面施工项目实例，对基于这种矿渣复合粉在水稳层和沥青面层中的施工工艺展开探讨，旨在提高混合料成品质量，提升施工品质，具体如下。

1. 工程案例概述

本项目为G4216线宁南至攀枝花段高速公路ZCB3-LM3标路面工程，起讫桩号为K390+718-K428+210，全长36.925km，双向四车道高速公路标准建设，路基宽度 25.50m，水稳基层347092平方米，油路上面层1005562平方米，水稳混合料61.2万吨，沥青混凝土25.4万吨。

2. 矿渣复合粉材料

2.1矿渣符合粉的制备

高炉铁渣的化学组成与水泥熟料或矿渣相似，其矿物组成以C2S、C3S、钙铁橄榄石和铁镁固溶体为主。理论上分析具有一定的胶凝性，在水泥和混凝土中有一定的应用潜力。但由于高炉铁渣特定的形成过程，其中的矿物质和固溶体的易磨性极差，造成难以磨细。为使复合矿粉具有较好的水化活性，提高产品的工作性能，必须粉磨至合理的细度。故案例工程应用固废处理技术和微粉生产技术的研发创新，采用废渣分级磁选技术和合理微粉粉磨活性提高技术生产出的复合矿粉，不仅能替代磷渣粉、粉煤灰等从水泥生产的磨尾掺入，较大幅度地降低水泥生产的成本，也是商砼站替代磷渣粉、粉煤灰的优质掺合料，实际应用中能全面提升水泥和混凝土的力学性能／工作性能／抗裂性能／抗渗性能及耐久性能。

2.2矿渣复合粉的性能

本工程使用的复合矿粉执行JG/T 486-2015的行业标准。产品的比表面积达到430㎡/㎏以上，七天活性70%以上，28天活性可达80%左右。且本产品具有水化热低，需水量低，早期强度高，28天、60天等后期强度持续増长等特点。将矿渣复合粉应用到本工程中还可实现以下几方面作用：

①替代其中的磨细砂、矿粉等配料。

②替代磷渣粉、粉煤灰等从水泥生产的磨尾掺入，可以减少磨头熟料配料。

③替代混凝土生产中其它的掺合料，同时可适当减少水泥用量和混凝土的需水量。

④砌筑砂浆、干混砂浆生产中，可较大幅度地掺入以减少水泥的用量，极大提高砂浆的和易性能，降低生产成本。

3.基于矿渣复合粉的公路水稳基层施工

3.1基层处理

在施工之前，应先对基层进行处理，将其表面清理干净，并进行塑型和压实处理。确定施工范围，并利用钢钎和人工挂钢绳控制高程。

3.2材料配制

通过对复合矿粉各项理化性能的试验，依托本项目水稳配合比设计出合理的配合比。在。在进行配料前，要对所使用的搅拌装置进行试配。确保设备没有故障后，确定施工时间，在水稳基层施工当日按照试验得出的最佳配比拌合材料。另外需要注意，在实际施工中，含水量要比设计值高出1%~2%左右，这样在运输到工地上进行摊铺、碾压时，就能抵消水分蒸发的影响。

3.3搅拌及运输

拌合时要严格按照试验得出的配比进行控制，保证连续运转，搅拌均匀，对矿渣复合粉、水泥等各原材料的加入量进行严格的控制[1]。并安排足够的运输车辆，运输的过程中，要尽可能以均匀的速度前进，以免产生剧烈震动，并避开交通高峰期，保证材料在初凝之前送到现场。

3.4摊铺

在施工期前，先清理下层路基，将表层泥土等杂质清理干净。第一步是表面洒水，但是不能留有明水，可使材料和路基充分结合，若基层出现松动，应先用压路机压实，再铺料。在铺料施工中，采用摊铺机感应式的自动调平设备，以其两端悬挂钢索，严格控制高程，用紧线器将钢索绷紧，以减小因导线弯曲引起的标高误差。运输车辆要避免碰撞到定位高层的钢钎及钢丝绳[2]。运料车要与摊铺机保持一段的距离。在具体的铺筑过程中，采用钢丝绳作为施工的参考线，在摊铺机后方设置专门的人员来清除大、小颗粒的离析，将离析、局部粗集料聚集、“波浪”的地方要将其挖除，再用新的材料进行填充。每铺设了60~80米的距离后，需进行静态压实。

3.5碾压

通过两个振动压路机进行碾压。在整个路堤宽度范围内充分辗压。在直线的路段，由两边的道路朝着路中央的方向进行挤压；曲线的位置，按照从内到外的方式进行压实。碾压施工时，要有1/2轮宽尺寸的搭接。反复几次碾压，并且要看不出车轮的痕迹。在进行压路机的碾压时，还要保证路面的湿润度，如果路面上的水分很快就会被蒸发掉，要适时地补充少量的水，但是不可留明水。碾压的遍数、行进速度等要在施工前先通过试验段进行测试，确定最佳的参数，按照试验段的试验数据进行碾压施工。

3.6接缝处理

如果因为某些原因而被迫中断了2-3个小时，那么就应该清除掉摊铺机周围和下方没有被压紧的路面，挖除一个垂直的断面，再重新进行摊铺和压实。

4.基于矿渣复合粉的沥青混凝土面层施工技术

4.1基层处理

通过沥青洒水器或人工沥青洒料机来喷涂透层（水稳层和沥青之间）、粘结层（沥青的上下面层）、封层（沥青路面）透层以及粘结层，喷雾应该是雾状的，并且要均匀地喷洒。不能留有明水。

4.2材料配制

矿渣复合矿粉显碱性，分析其理化特性，根据设计出面层施工合理的配合比，研究复合矿粉对沥青混凝土抗渗水性能、致密性、耐久性等指标的影响，确定是否能够满足要求，确定好施工材料配比后，调试设备，确定施工时间，在施工当日严格按照试验得出的配比进行拌合。

4.3 运输

在进行装料之前，必须先喷涂一层隔离剂或抗粘剂。在输送过程中，应采用防水布覆盖，以达到隔热、防水的目的[3]。如果因为运输时间耽误，导致混合料温度达不到要求，甚至已经初凝，或是被雨水冲刷过，则都不允许使用，需要重新拌合配制。要准备足够的运输车辆，运输册要在距摊铺机2米左右的位置，跟随摊铺机缓速前行并卸料，每一次出料都要充分倒净。

4.4 摊铺施工

本工程采用多台摊铺机进行联合摊铺，各铺路机铺设的宽度不能超过6米，摊铺机按照一定的间隔，前后错开10-20m的距离，以梯队的形式前行摊铺。铺路机在铺路机的前0.5-1小时进行预热，温度不小于100℃。为了改善路面的平整性，降低路面的离析程度，必须采用连续、缓慢、连续的方式进行摊铺机的摊铺，不能任意改变车速和停车时间。一般情况下，摊铺时的的温度应在130~140℃左右，可以适当高一些，但最高不高于165度；如果是在10℃温度下的，那么摊铺的温度不能低于140度，最高不得高于175度.在施工之前，应对各车辆的混合料进行检查，如出现温度过高、质量不合格，那么一律不予摊铺，并予以报废处理。摊铺机必须保证连续铺设，并有专门的引导人员，辆要及时跟进，并且要匀速前进，确保混合料能够均匀而不中断地进行铺铺，不能随便改变车速，避免出现中间的停滞，摊铺室中的材料要饱满，进料要均衡。

4.5压实

a.初压：在摊铺结束后，需要进行压实，然后采用两级静力压路机，碾压2遍，在初压时的温度要为130℃至140℃。压实时应该使用轻钢筒或者是关掉振动，在碾压过程中不能让碾压的路径和方向发生突变，第一次压实之后，要对路面进行平整和弯曲度的检测，如有需要进行及时修磨。

b.复压：在第一次压实之后要进行复压，通过轮胎压路机进行四至六次的压实。

c.终压：复压完成后进行终压，以双钢轮压路机进行滚压，清除车轮痕迹，注意在终压时温度要高于80℃。

4.6接缝处理

纵向和横向接缝边都要采用垂直拼缝，对于纵缝的混合料，需要利用静载钢轮式压路机紧随摊铺机进行静力压实。反复碾压，直到缝面平整、紧密为止。纵向缝合上下两层之间起码要错开15cm。如果施工因为特殊原因不得不中段，那么要制作一个横缝，与摊铺方向相垂直，恢复施工施工时，挖除未压实的部分，重新进行铺料、压实等施工处理，并将接缝部分充分压实。

5. 施工结果

案例工程应用矿渣复合料开展水稳层、沥青面层的施工，有效节约了原材料，且均通过验收，包括力学性能、抗渗性能、抗裂性能等都满足验收标准，取得了理想的施工成果。

【结束语】

综上，通过工程实例证明，将矿渣复合粉材料用于公路工程水稳层、沥青面层施工中是可行的，可有效节约原材料、满足验收标准。将其用于水稳结构层时，价格相较于水泥偏低，可适当减少水泥用量和需水量，降低水稳混合料水化热，融入性能好，减少离析，生产质量稳定；用于沥青混凝土结构层时，可增加沥青混凝土致密性，提高防渗水性能和耐久性，施工效果理想，值得推广。

【参考文献】

[1]邓勇. 公路路面水稳基层施工技术研究 [J]. 运输经理世界, 2023, (21): 28-30.

[2]宋英俊. 公路工程水稳基层施工要点 [J]. 城市建筑空间, 2023, 30 (S1): 371-372.

[3]唐伟. 公路工程沥青混合料面层施工技术要点 [J]. 大众标准化, 2022, (24): 166-167+170.