安邵高速公路娄底段煤矸石化学成份及物理力学性能研究

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1、2013年2期西南公~-XINANGONGLU安邵高速公路娄底段煤矸石化学成份及物理力学性能研究孙锴赖成根高礼杜勇立杨果林(1．中建五局土木工程有限公司长沙410000，2．中南大学土木工程学院长沙410076，3．湖南省交通规划勘察设计院长沙410076)【摘要】针对湖南省娄底地区煤矸石用作高速公路路基填料可能存在的路基病害问题，采用对煤矸石化学成分分析及基本物理力学性质的探究，深入研究煤矸石及不同掺土量对煤矸石物理性质和工程性质的影响。煤矸石分别掺土5％、10％、20％，分析了其颗粒级配，进行了液塑限试验、击实试验以及CBR值的测定，并与煤矸石试验

2、结果做了对比分析。试验结果表明：掺土煤矸石物理力学均有不同程度改善。【关键词】煤矸石；掺土；化学成份；物理力学特性；路基填筑【中图分类号】U414【文献标识码】A的含量，可以有效提高煤矸石的固结性能，改善其O弓I舌工程特性。我国公路工程中曾经进行了煤矸石的应煤矸石是煤层在形成过程中与煤伴生或共生的用性试验。205国道山东省张博段修建时采用煤矸一种坚硬岩石，随着煤矿的开采而成为煤炭生产中石作为筑路材料，试验表明煤矸石底基层强度比的副产品。据统计，我国煤矸石的排放量约为煤炭12％石灰土底基层强度略高，完全满足公路整体强产量的15％～20％，已积存约70亿吨

3、，而且正以年排度要求，使用效果良好，节省了工程造价，该路段放量1．5亿吨的速度增长，是目前我国最大的固体至今运营情况良好。废弃物源，占全国工业废料的20％以上。全国每年本文研究以安邵高速公路娄底段为工程背景，除综合利用约6000万吨外，余下矸石多采用圆锥对煤矸石及掺土煤矸石进行对比试验，进一步了解式或沟谷倾倒式自然松散地堆放在矿井四周，不影响煤矸石颗粒级配、液塑限、最大干密度和最佳仅侵占大量的土地和农田，而且对周围环境造成含水率等指标的影响因素，为安邵高速公路煤矸石极大污染，严重影响和危害人们的生活与健康“。路基设计和现场施工提供理论依据和技术支持。进

4、人21世纪以来，如何综合利用煤矸石，越来越1煤矸石对环境的影响引起人们的重视。随着我国高速公路建设和发展，特别是经过产煤区的高速公路，路基填筑土1．1占用耕地相当短缺，而产煤区的煤矸石却大量堆积，将煤据统计，我国煤矸石已积存约70亿吨，而且正矸石应用于高速公路路基填料已成为科研人员研以年排放量1．5亿吨的速度增长，煤矸石堆放占用耕究的重要内容，为煤矸石的利用找出一条合理利地与节约土地的基本国策相背驰。用并变废为宝的途径。1．2污染环境煤矸石作为土木工程填充材料在国内外已经有煤矸石中除含有大量的碳、硅、铝、铁、钙、很久的研究并得到广泛应用。根据国外一些学

5、者镁等常量元素外，还含有各种痕量的重金属元素及Bulter、Michals、solesbury等利用不同煤矸石做现硫化物，这些元素经过风化、淋溶作用，形成酸性场模拟压密试验，认为煤矸石可压密程度与粒度分溶液，随雨水流人河道、渗入地下，从而污染地表布特点密切相关。认为适当提高煤矸石中细小颗粒水、地下水及土壤，导致土壤酸化或碱化，土壤板299两南公路结。此外，煤矸石堆放场遇风扬尘，不仅污染环粒，又有粒径达几十厘米的巨粒。其次，由于其粗境，严重影响和危害人们的生活与健康，而且对自颗粒强度低，颗粒容易破碎，特别是遇水容易崩解然景观也有一定的影响⋯。粉碎。颗粒级

6、配试验根据《公路土T试验规程》2煤矸石矿物化学成份(JTGE一40—2007)进行试验，试验过程人为剔除煤矸石中矿物成分复杂，主要南石英、云母类粒径大于40mm的矸石。同时分别埘煤矸石掺土矿物、黏土矿物和褐铁矿组成。其中石英含量一般5％、10％、20％做颗粒级配分析，并与煤矸石颗粒为55％～70％，云母类矿物含量为20％～25％，黏土级配进行比较。颗粒通过典型粒径的通过率如表4所矿物的含量一般为4％～10％，褐铁矿为l％～15％，示，不同掺土量煤矸石颗粒级配曲线见图1。由图煤矸石金属组分含量偏低，一般不具有回收价值。1可以得}十I不同掺和土的煤矸石不均

7、匀系数C和曲黏土矿物根据x光粉晶衍射分析主要由高岭石、白率系数Ce(见表5)。云母、蒙脱石等石构成。因煤矸石中均含蒙脱石，表4不同掺土量煤矸石分计筛余百分比(％)理论上煤矸石将会现一定的膨胀性和崩解性。国孔径402520l6lO525l内煤矸石的主要化学组成见表1”。表2给出了娄底素煤矸石1007l57442918128地区煤矸石的主要化学成分比例，表3给出了娄底地掺土5％煤矸石1007158493320139区用于煤矸石掺和土的化学成分比例。掺上10％矸石1O07460523622l51O表1国内煤矸石主要化学成分表(％)掺土20％~J1：4"7l0

8、O786458392416l2SiOA120，CaOMgOFe2O3SO3C】0040~65l