石棉尾矿用于筑路混凝土粗集料性能试验研究.pdf

第 7卷第 5期 2 0 1 0年 1 0月 铁道科学与工程学报 J OURNAL OF RAI L WAY SCI ENCE AND E NGI NEERI NG V OIJ 7 NO 5 Oc t 2 0 1 0 石棉尾 矿用于筑路混凝 土粗集料性能试验研 究 徐林荣。 周尧 ， 蒋建国，牛建东 ( 中南大学 土木建筑学院， 湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ) 摘要 ： 雅泸高速公路沿线矿区堆积了大量石棉尾矿， 为了科学地进行资源再利用， 将石棉尾矿作为筑路混凝土粗集料应 用于公路建设， 需对该种材料进行基本物理力学性能研究。对石棉尾矿进行成分鉴定、 毒性检测以及压碎值、 含泥量、 密 度、 坚固性、 磨光值、 磨耗值、 碱集料反应等一系列试验。结果表明： 石棉尾矿粗集料的相关指标均满足技术要求， 可以作为 水泥混凝土和沥青混凝土粗集料应用于公路工程建设。 关键词： 石棉尾矿； 水泥混凝土； 沥青混凝土； 集料 中图分类号 ： T U 5 2 8 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 4 7一o 3 Re s e a r c h o n p e r f o r ma n c e o f a s b e s t o s t a i l i n g u s i n g a s t h e c o a r s e a g g r e g a t e i n r o a d c o n c r e t e XU L i n - r o n g ， Z HOU Y a o ，J I ANG J i a n - g u o ，NI U J i a n d o n g ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ， C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y ， C h a n g s h a 4 1 0 0 7 5， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th e r e i s a l a r g e a mo u n t o f a s b e s t o s t a i l i n g s t a c k e d a l o n g Ya a n Lu g u Hi g h wa y I t i s n e c e s s a r y t o ma k e r e s e a r c h o n i t s b a s i c i n d e x e s f o r r e s o u r c e s r e c y c l e s c i e n t i f i c a l l y Th e b a s i c i n d e x e s o f u s e d a s c o a r s e a g g r e g a t e i n r o a d c o n c r e t e s u c h a s i n g r e d i e n t i de n t i f y，t o x i c i t y，c r u s h i n g v a l u e，s i l t c o n t e n t ，p o r o s i t y，c o mp r e s s i v e s t r e n g t h we r e s t u d i e d b y e x pe rime n t s i n t h i s p a p e r I t S s h o wn t h a t t h e t e c h ni c a l i n d e x e s o f a s b e s t o s t a i l i n g s a l l s a t i s f y t h e r e q ui r e d c rit e r i a As b e s t o s t a i l i n g s c a n b e u s e d i n pa v e me n t c o nc r e t e a s c o a r s e a g g r e g a t e o f c e me n t a n d a s p ha l t c o n c r e t e Ke y wo r ds： a s b e s t o s t a i l i n g；c e me n t c o n c r e t e；a s ph a l t c o n c r e t e；a g g r e g a t e 我国生产石棉历史悠久 ， 由于石棉矿石开采品 位较低 ， 选矿加工过程 中剥离下来大量尾渣， 形成 石棉尾矿。我国石棉尾矿的年排放量达到千万吨。 雅泸高速公路石棉段 附近就形成 了大面积的石棉 尾矿堆积区， 不仅 占用 了土地 ， 造成 了资源浪费和 环境污染 ， 并且由于此处地势陡峭 ， 气候变化无常 ， 很有可能引发山体滑坡 、 泥石流等地质灾害 ， 对高 速公路的修筑及运营带来隐患。若修建雅泸高速 公路能利用起石棉 尾矿， 则能带动较 大的社会效 益、 经济效益和环境效益。 目 前国内外的学者在石棉尾矿用于制备砖瓦、 陶瓷等方面进行了大量研究 J ， 但应用于公路工 程方面的研究较少。作者进行 了石棉尾矿成分鉴 定 、 毒性检测 以及压碎值、 含泥量 、 密度 、 坚固性 、 磨 光值 、 磨耗值 、 碱集料反应等试验 ， 对其用于筑路混 凝土粗集料的适用性方面展开研究 。 1 石棉尾矿特性 1 1 物理化学性能 采用 X线衍射分析法( X R D) ， 对沿线石棉尾 矿进行矿物、 化学成分测定 ， 得 出该种石棉尾矿是 一 种以蛇纹石矿物为主的岩石， 结晶较好。其化学 成分主要有 S i O ： 、 Mg O， 二者含量约 7 0 。石棉尾 矿呈致密块状 、 层状或纤维状集合体 ， 外观颜色呈 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 5l 8 基金项目： 交通部西部交通建设科技项 目( 2 0 0 7 3 1 8 0 0 0 0 3 ) ； 四川 省交通厅项 目( 2 0 0 6 A 2 4 6 1 ) 作者简介 ： 徐林荣( 1 9 6 4一) ， 男 ， 浙江嘉兴人 ， 教授 ， 博 士生导师 ， 从事道路与铁 道工程研究 4 8 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 绿色、 浅 黄色 ， 似 蛇皮 的绿 黑相 间 的花 纹 ( 蛇纹 石) ， 相对密度一般 为 2 52 7 5 ， 没有重金属污 染， 碱值为 0 8 6， 可 以应用于公路工程中 。石棉 尾矿 x线衍射图谱如图 1 所示。 7 6 ( 】 o 5 4 o o 3 0 0 2 0 0 l 0 o o 2 4 6 8 1 0 1 2 l 4 l 6 图 1 石棉尾矿 x线衍射 图谱 F i g 1 X b e a m d i ff r a c t i o n p a tt e rn s p e c t r o g r am o f a s b e s t o s t a i l mg 1 2 毒性 通过对石棉尾矿浸 出毒性进行检测， 结果显示 石棉尾矿 p H值为 8 2 3 ， 无毒性。检测结果见表 1 。 表 1 石棉尾 矿毒性检 测结果 Ta bl e 1 To x i c i t y t e s t r e s u l t s o f a s b e s t o s t a i l i n g s 分析方法 方法来源 检测项 目 检测结果 2 石棉尾矿粗集料基本性能 2 1 压碎 指标 取一定量气干状态下直径为 l 0 2 0 F il m 的石 棉尾矿， 装入特制圆柱筒内， 在 1 6 0 3 0 0 S内加荷 至 2 0 0 k N， 卸荷后称取试样质量 G， 用孔径为 2 5 m m的筛进行筛分， 称取筛余量 G ， 得压碎指标 = G_ _ 1 0 0 。压碎试验结果见表 20 0 2 。 。压碎试验结果见表。 表 2压碎指标试验结 果 Ta b l e 2 Re s u l t s o f c r u s h i n g v a l u e i n d e x 2 2 含泥量及泥块含量 含泥量按式 p =G I - r 1 。 。计算 ， 其 中： Q 。 为含泥量 ， G 为试验前烘干试样质量， G 为试 验后烘干试样质量 ； 泥块含量按式 Q = 1 0 0计算 ， 其中： Q 为泥块含量， G 为 4 7 5 m m筛 筛余试样质量 ， G 为试验后烘干试样质量。试验 结果见表 3和表 4 。 表 3 含泥量试验 结果 Ta bl e 3 Re s u l t s o f s i l t c o nt e n t 表 4泥块含量试验 结果 T a b l e 4 R e s u l t s o f s o i l mu d c o n t e n t 2 3密度 与空隙 率 石棉尾矿粗集料的表观密度 、 松散堆积密度和 空隙率试验结果见表 5 、 表 6和表 7 。 表 5 表观 密度试验结果 Ta b l e 5 Re s u l t s o f s o i l mu d c o n t e n t 表 6 表观密度试验 结果 Ta bl e 6 Re s u l t s o f b u l k de ns i t y 表 7空隙率试验结果 Ta b l e 7 R e s u l t s o f s o i l mu d c o n t e n t 2 4 相对 密度 和吸水 率 石棉尾矿粗集料的相对密度和吸水率试验采 用网篮法 ， 各粒径试验结果见表 8 。 表 8 各粒径相 对密度和吸水率 Ta b l e 8 Re s u h s o f s p e c i fi c d e n s i t y a n d w a t e r a b s o r p t i o n 第 5期 彭湃 ， 等： 石棉尾矿用于筑路混凝土粗集料性能试验研究 4 9 2 5 岩石抗压强度 石棉尾矿粗 集料 的岩石抗压 强度试验用 5 0 m m x 5 0 mm x 5 0 n l m的立方体试件和 5 0 m lT I 5 0 I n n的圆柱体试件 ， 试验结果见表 9 。 表 9 岩石抗压强度试验 结果 Ta b l e 9 R e s u l t s o f s o i l mu d c o n t e n t 2 6坚 固性 采用硫酸钠溶液法进行试验 ， 碎石经 5次循环 后 ， 试验 结果 见表 1 0 。 表 1 0 坚 固性试验结果 Ta bl e l 0 Re s u hs o f s o un d ne s s 2 7 其他试验 碱集料反应 J ： 试验采用砂浆棒快速法和 碱溶液浸泡法测试石棉尾矿粗集料的碱活性 ， 砂浆 棒快速法测得 1 4 d的膨胀率为 0 0 4 ( 技术要求 ： 0 1 0 ) ， 碱 溶液浸 泡法测得试 样质 量变化极 小， 说明该试样无潜在碱硅酸反应危害。 磨耗值 、 磨光值 ： 采用洛杉矶磨耗仪测定其 磨耗值为 1 6 ( 技术要求 ： _ - 4 2 ) 。 3 结论 ( 1 ) 该矿区的石棉尾矿为蛇纹石矿物 ， 结晶较 好 ， 无重金属污染 ， 碱值为 0 8 6， p H值为 8 2 3 ， 无 毒性 。 ( 2 ) 该矿 区石棉尾矿粗集料压碎值 ， 含泥量 ， 空隙率 ， 抗压强度等指标均符合技术要求 ， 可 以作 为水泥混凝土和沥青混凝土粗集料应用于公路工 程中。 ( 3 ) 本研究为石棉尾矿 的综合利用提供了一 条新的途径。 参考文献 ： 1 郑水林 ， 李杨， 刘福来， 等 石棉尾矿综合利用中试技 术研究 j 非金属矿， 2 0 0 7 ， 3 0( 0 5 ) ： 3 63 9 ZHENG S h ui l i n，LI Ya ng，LI U Fu l a i S t ud y o n t h e p i l o t t e c h ni qu e o f c o mpr e he ns i v e u t i l i z a t i o n o f a s b e s t o s t a i l i n g J N o nM e t a l l i c Mi n e s ， 2 0 0 7 ， 3 0( 0 5 ) ： 3 63 9 2 黄继成， 黄彭 沥青混合料集料分形和性状相关性研 究 J 同济大学学报 ： 自然科学版， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 1 6 3 2 1 6 3 6 HUANG J i c h e n g ，HUANG P e n g Re l a t i v i t y s t u d y O n a g g r e g a t e s f r a c t a l a n d me c h a n i c s i n d e x e s o f a s ph a l t mi x t u r e J J O U 1 T I a l o f T o n g j i U n i v e r s i t y ： N a t u r a l S c i e n c e ， 2 0 0 6 ( 1 2)： 1 6 3 21 6 3 6 3 徐林荣 ， 蒋建国， 彭 涛 石棉尾矿用于筑路材料技术 特性研究( 四川省交通部西部交通科技项 目) R 长 沙： 中南大学 ， 2 0 0 8 XU L i n r o n g ，J I ANG J i a n g u o ，P E NG T a o As b e s t o s t a i l i n g s c h a r a c t e ri s t i c s o f ma t e ri a l s t e c h n o l o g y f o r t h e r o a d ( We s t e r n T r a f fi c P r o j e c t s o f t h e M i n i s t r y o f T r a n s p o r t ) R C h a n g s h a ： C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y ， 2 0 0 8 4 J T G F 4 0 2 0 0 4 ， 公路沥青路面施工技术规范 S 北 京 ： 人民交通出版社 ， 2 0 0 4 J T G F 4 02 0 04 ， T e c h n i c a l s p e c i fi c a t i o n s f o r c o n s t r u c t i o n o f h i g h w a y a s p h a l t p a v e me n t s S B e ij i n g ： C h i n a C o m mu ni e a t i o ns Pr e s s，2 00 4 5 j J T G E 4 2 2 0 0 5 ， 公路工程集料试验规程f S 北京： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 5 J T G E 4 22 0 0 5， T e s t me t h o d s o f a g g r e g a t e f o r h i g h w a y e n g i n e e ri n g S B e ij i n g ： C h i n a C o m mu n i c a t i o n s P r e s s ， 2 0 05 6 谢永江， 贾耀东， 张勇， 等 青藏铁路建设中混凝土的 碱 一骨料反应问题 J 铁道科学与工程学报 ， 2 0 0 4， 1 ( 2)： 61 3 X I E Y o n g i a n g ， J I A Y a o d o n g ， Z H A N G y o n g ， e t a 1 A 1 k a l i a g g r e g a t e r e a c t i o n i n c o n c r e t e f o r c o n s t r u c t i o n of Q i n g h a i T i b e t R a i l w a y J J o u r n a l o f R a i l w a y S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 4， 1 ( 2 ) ： 6一l 3