1、公路路基煤矸石填筑主讲人：潘和英煤矸石的技术性能及力学指标公路路基煤矸石填筑煤矸石原材料技术指标2煤矸石定义 1煤矸石填筑路基的试验检测煤矸石填筑路基的试验检测 4煤矸石路基技术性能要求3煤矸石路基施工中注意试验事项5一、煤矸石的定义一、煤矸石的定义 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒
2、、钛、钴）。2022-8-842.12.1、煤矸石填料的物理化学指标要求、煤矸石填料的物理化学指标要求二、煤矸石原材料技术指标二、煤矸石原材料技术指标 2.1.1 自然级配 自然级配较好的煤矸石适用于路基填方；自然级差，大颗粒所占比例较大的煤矸石不宜直接用作路基填料但可经过破碎处理或掺拌粉性土改良后使用。表1 给出推荐的煤矸石填料级配范围。表表1 1 煤矸石天然级配范围煤矸石天然级配范围筛孔（mm）150 60 40 20 10 5 2 0.5 0.25 0.075通过率（）100 70100 6590 4267 3259 2537 417 39 26 022022-8-852.1.2 2.1
3、.2 吸水性吸水性 结构致密的煤矸石吸水性低，具有较好的透水性，自身保水性低，可作回填材料或路基填方，能有效防止基床翻浆，这种性质使得煤矸石作为路基填料时不会受到水损害；结构较松散的煤矸石易吸水，吸水后体积发生膨胀，并破碎成较小粉状矸石不宜作为路基填料。2.1.3 2.1.3 风化性风化性抗压强度高的煤矸石风化较慢，不易自然风化破碎宜作为路基填料；抗压强度低的煤矸石易于风化破碎，遇水易崩解，不宜作为路基填料。2022-8-86 2.1.4 2.1.4 自燃性自燃性 多次自燃过的煤矸石，宜作为路基填料；未自燃或自燃不彻底的煤矸石含固定碳及挥发成分较高，易发生自燃，不宜作为路基填料。2.1.52.
4、1.5 可压缩性可压缩性 由于煤矸石有一定的大小不等的颗粒级配，适用于使用以振动压路机振压为主，通过共振压实，有效减少煤矸石空隙，增大密实度。2.1.6 2.1.6 煤矸石变形特性煤矸石变形特性 路基的荷载变形特性对路面结构的整体强度和刚度有很大影响，路面结构的破坏，除路面的自身原因外，主要由路基的过大变形引起的。建议采用抗变形能力强的煤矸石作为路基填料。2022-8-87 三、三、煤矸石路基技术性能要求煤矸石路基技术性能要求3.1 煤矸石路基级配要求煤矸石路基级配要求3.1.1 路基填筑对填料级配要求不是十分严格，但要保证填料密实。3.1.2 煤矸石填筑路基必须具有好的承载力以及高的稳定性，
5、要求采用硬质煤矸石，即使用存放5 年以上的煤矸石，严禁使用泥结煤矸石。3.1.3 采用具有一定厚度和严格级配要求的优质级配碎石作为基层。自然级配较好的煤矸石经过碾压后能形成致密结构，适用于路基填方；碾压要达到要求的密实度；自然级配差、大颗粒所占比例较大的煤矸石不宜直接用作路基填料，但可经过破碎处理或掺拌粉性土改良后使用。2022-8-883.1.4 施工时，要对路基各结构层进行充分压实，严格控制压实度，以保证路基的强度、刚度及平整度。路基压实度为96范围的煤矸石最大粒径不宜超过100 mm，压实度为94范围的煤矸石最大粒径不宜超过200 mm，且最大粒径不得大于层厚的2/3；路基含水量控制在最
6、佳含水量2。2022-8-89 3.2 煤矸石路基力学指标煤矸石路基力学指标3.2.1 煤矸石力学指标主要有压碎值、塑性指数、单轴抗压强度、加州承载比CBR。煤矸石的物理化学成分十分复杂，对路基的稳定性存在潜在危害，在煤矸石路基施工中对原材料外观变化明显的地方，宜通过以上几个重要的试验指标进行质量控制。3.2.2 煤矸石用作公路路基填料时的压碎值、加州承载比CBR 及石料单轴抗压强度应符合表2、表3及表4 的要求。2022-8-810 表表3 煤矸石路床填料最小强度和压实度（）煤矸石路床填料最小强度和压实度（）项目分类路面底面以下深度（m）填料最小强度（CBR）压实度高速公路一级公路二级公路三
7、、四级公路高速公路一级公路二级公路三、四级公路填方路基00.38659695940.30.8543969594注：1）表列压实度系按公路土工试验规程重型击实试验法求得的最大干密度的压实度。2）当三、四级公路铺筑沥青混凝土和水泥混凝土路面时，压实度采用二级公路规定值2022-8-811 表表4煤矸石路堤填料最小强度和压实度（）煤矸石路堤填料最小强度和压实度（）项目 分类路面底面以下深度 （m）填料最小强度（CBR）（）高速公路、一级公路二级公路三、四级公路上路堤0.81.5432下路堤1.5 以下322注：1）当路基填料CBR 值达不到表列要求时，可掺石灰或其它稳定材料处理。2）当三、四级公路铺
8、筑沥青混凝土和水泥混凝土路面时，采用二级公路的规定值。2022-8-812 3 3.3 3 煤矸石路基稳定性要求煤矸石路基稳定性要求3.3.1 煤矸石具有潜在的不稳定性，具有膨胀性的煤矸石用于路基填筑时，在道路使用期内煤矸石路 基会发生膨胀，导致面层开裂.所以根据路基填料中对膨胀土的使用规定，有膨胀性的煤矸石占混合填料的比例不得大于50。若无条件掺用粉煤灰,可用粘土来代替。粘土塑性指数以715 为宜,不含腐植质和杂物,粘土使用前用0.15mm 筛过筛，必要时应使用粘土掺填，路基包边土不得使用膨胀土。3.3.2 煤矸石化学组分决定了煤矸石的长期稳定性能，为了保证路基填料的稳定性，煤矸石矿物中Si
9、O2、Al2O3、Fe2O3 等氧化物总含量要大于70；为防止路基塌陷，煤矸石填料中有机质含量不超过10%；煤矸石路基中不得使用强崩解性的填料，煤矸石崩解量不得超过30。2022-8-8133.3.3 煤矸石填筑路基技术要求见表煤矸石填筑路基技术要求见表5。表表5 煤矸石填筑路基技术要求煤矸石填筑路基技术要求项目指标最大粒径96区100 mm，94区压实厚度的2/3CBR()上路床8下路床5上路堤4下路堤3单轴抗压强度(MPa)15压碎值()30塑性指数26烧失量()20为宜，15时最佳自由膨胀率()40耐崩解性指数()302022-8-814 四、煤矸石填筑路基的试验检测四、煤矸石填筑路基的
10、试验检测4.1 工地试验4.1.1 按照招（投）标文件、监理工程师、业主要求，建立满足现场施工质量控制和试验所需的试 验仪器相配套的工地试验系统,工地试验室的仪器、器具能保证在工程进行期间正常使用。4.1.2 材料试验：标段试验室应完成煤矸石的土样击实、筛分、最佳含水量、最大干容重、CBR 和自由膨胀率等特性检测，各项试验指标均符合施工要求，试验检测结果应报监理工程师复核批准。2022-8-815 4.1.3 标准击实试验标准击实试验4.1.3.1 对各矿区煤矸石试样按照5mm40 mm 颗粒占0mm40 mm 的20、30、40、50、60、70、80分别进行标准击实试验绘制标准击实曲线。4
11、.1.3.2 超尺寸颗粒的校正超尺寸颗粒的校正4.1.3.2.1 当试样中大于规定最大粒径的超尺寸颗粒的含量为530时，对试验所得最大干密度和最佳含水量进行校正（超尺寸颗粒的含量小于5时，可以不进行校正）。4.1.3.2.2 根据校正的最大干密度、最佳含水量和5mm40 mm 颗粒占0mm40 mm 的含量来绘制修正曲线。4.1.3.2.3 现场检测压实度时，根据试坑内煤矸石中5mm40 mm 占0mm40 mm 的含量，在标准击实修正曲线中查找对应的最大干密度来计算现场煤矸石的压实度。2022-8-816 4.2 原材料选择4.2.1 施工中优先选用红色矸石，其次是灰褐色矸石。黑色煤矸石含炭
12、量高，烧失量偏大，应严格进行试验，符合技术要求方可使用。在距路基顶面深度80 cm 路床范围内，应采用烧失量低于8的红色煤矸石，且粒径控制在10 cm 以下，而其中最上一层压实层所用煤矸石的粒径应控制在6 cm 以下。4.2.2 填筑路基所选煤矸石不得含其他杂质，如泥块、树根及生活与建筑垃圾。全面了解煤矸石的物理特性、力学特性、工程特性，满足之前提出的原材料性能要求。由于煤矸石堆体内部自燃，堆体中存有大量热量，因此温度较高时，应洒水冷却后再装运。2022-8-817五、煤矸石路基施工中注意试验事项5.1 压实度超百压实度超百5.1.1 压实度超百是煤矸石填筑的一个非常明显的现象，但经过超尺寸颗
13、粒的校正后，灌砂法检测压实度可以作为煤矸石路基检测的方法，超百点只是特别点。5.1.2 击实试验取样与路基施工填料存在差异。填料中粒径大于40 mm 的煤矸石石块含量过多，而击实试验采用40 mm 以内的煤矸石，最大干密度相对偏低，击实试验的击实标准不能代表实际填料的击实标准，按此击实标准计算压实度肯定有超百现象，所以必须对超尺寸粒径进行校正。540 mm颗粒含量与干密度关系曲线不能完全体现两者之间的关系。由于击实过程中将部分大颗粒煤矸石击碎，故在击实试验后比击实试验前的540 mm 颗粒含量变少，造成击实试验结果的最大干密度相对偏低，所以校正后还有可能出现超百现象，但其影响不太大。所以通过超尺寸颗粒的校正后，灌砂法检测压实度能够反映煤矸石路基压实效果，可以采用校正后的最大干密度通过灌砂法进行压实度的检测。
