[发明专利]一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料及其设计方法

权利要求书

1.一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于，采用水稳煤矸石作为填充料，大粒径碎石为石灰岩集料，按重量百分比由以下组成：

2.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的大粒径碎石为粒径范围在31.5mm～70mm之间，其级配范围如下表：

3.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的水稳煤矸石填充料其实质是一种水泥稳定材料，填充料中的煤矸石粒径范围在0.075mm～

13.2mm之间，且具有连续级配，其级配范围如下表：

4.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的水稳煤矸石填充料是采用水泥、水和煤矸石按照一定比例进行拌合而成的混合料，其中水泥用量即水泥占煤矸石质量的比例的范围为4.5％～6.4％。

5.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的煤矸石细料是通过反击式或锤式破碎机破碎煤矸石的方式获取。

6.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的煤矸石为露天煤矿开采时剥离的、煤矿在井巷掘进时排出的和洗选加工过程中排出的固体废弃物，由含碳岩石、页岩、砂岩或者砾岩组成，不属于膨胀土。

7.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的含碳岩石为碳质页岩或者碳质砂岩。

8.根据权利要求1所述的一种水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料，其特征在于：所述的水泥为标号42.5硅酸盐水泥。

9.使用权利要求1-8任意一项所述水稳煤矸石填充大粒径碎石基层材料的设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)对试验用直径31.5mm～70mm范围的大粒径粗集料进行物理力学指标试验，确定其是否满足规定的粗集料技术要求；

2)对所取煤矸石样品进行基本的化学和物理力学指标试验，确定煤矸石中是否存在有害成分，并对其进行物理力学性能，在排除有害杂质风险后对煤矸石样品通过破碎处理，从而得到填充料中所需要的煤矸石；

3)基于大粒径混合料、级配碎石和骨架密实型水稳碎石组成设计思路以及间断级配设计理论的基础，同时参考贝雷法的填充基本理论，以不干涉大粒径颗粒骨架的形成为依据，确定填充料的公称最大粒径为9.5mm，大粒径碎石的粒径范围为30～70mm；依据CAVF法即主骨料空隙填充法体积关系提出了可由粗集料和煤矸石的振实密度确定二者的组成比例，并对煤矸石进行级配组成设计，在保证合成级配为骨架密实型的原则下，最大化地使用煤矸石材料；

4)按照步骤3)中所确定的填充料中的煤矸石用量，向煤矸石中加入一定量的水泥和水得到水稳煤矸石填充料，并依据试验规程对填充用水稳煤矸石填充料进行击实试验，确定其最佳含水率与最大干密度，其中水泥为水稳煤矸石填充料中煤矸石质量的4％～7％，试验加水量为水稳煤矸石混合料中煤矸石细料质量的3.5％～7.0％；

5)对步骤4)得到水稳煤矸石填充料按照试验规程进行7d无侧限抗压强度试验，其若水稳煤矸石混合料不能满足性能要求，则返回步骤3)，调整大粒径碎石和煤矸石的组成比例，并对煤矸石重新进行级配组成，直至满足性能要求；

6)将步骤4)中制得的水稳煤矸石填充料按照步骤3)中确定的大粒径碎石与煤矸石的比例，填充到步骤1)中满足要求的大粒径碎石，即可得到符合设计要求的水稳煤矸石填充大粒径碎石混合料；

7)将步骤6)中制得的水稳煤矸石填充大粒径碎石混合料按照试验规程进行室内抗压回弹模量试验，得到其抗压回弹模量范围，试验结果可用作路面结构设计时的指标选择依据。