【钢渣应用于道路基层中的探讨】钢渣基层
时间：2020-03-05 07:28:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要] 文章首先分析了钢渣的物理与化学特性和道路底基层对材料的要求，并通过武钢钢渣应用于道路基层中的试验得出结论。 [关键词] 武钢 钢渣 道路 基层
钢渣是炼钢过程中排除的固态废弃物，大量积存的钢渣会对厂方造成巨大的压力，但若能将钢渣利用于道路工程，不仅减少土地的占用量，消除社会污染源，而且可减少天然土石料的开采，为道路建设的利用提供廉价的生态建筑材料，这样既有利于企业，又有利于社会。本课题从武钢钢渣的化学组成和物理性能着手，对陈渣与各种胶凝材料进行配合比试验。试验结果表明，其配合比均能满足道路基层技术设计要求，为设计、施工提供了理论依据。
一、钢渣的物理与化学特性
1.钢渣的物理力学性质
钢渣是一种固态非金属物质。现对某一钢渣样品（供试验用）与其混合料进行物理试验。
1)钢渣的粒度分布
2)钢渣的筛分结果见附表01
一般情况下，钢渣的堆比重为2.261t/m³，含水率为3.8%。抗压强度为115Mpa,钢渣的压碎值为16.3%，磨光值为67，洛杉矶磨耗值为11%。
2.化学成分与矿物组成（见附表02）
1)钢渣的化学成分主要有：Fe2O3、SiO2、CaO、MgO、Al2O3和游离氧化钙f-CaO。各种钢渣的化学成分测试结果如表02。
2)钢渣有一个陈化过程，这一过程如处理不好则会对道路工程造成危害。主要为膨胀与粉化，而造成膨胀与粉化的主要原因有：
（1）游离氧化钙消解
在潮湿的环境下，钢渣中的游离氧化钙（f-CaO）遇水生成氢氧化钙[Ca(OH)2]，体积增大达1~2倍。
（2）铁锰分解
当钢渣内含硫量>3%时，钢渣中的硫化亚铁（FeS）和硫化亚锰（MnS）与水生成氢氧化铁[Fe（OH）2]和氢氧化锰 [Mn（OH）2]体积将分别增大35%~40%及25%~30%；
（3）硅酸盐晶体转化
钢渣中的硅酸二钙（Ca2SiO3）在500~845温度区间内，由α及β型向γ型晶体转变，体积增大10%~20%，致使钢渣碎裂。
（4）氧化镁消解
钢渣中的氧化镁（MgO）遇水后生成氢氧化镁[Mg (OH)2]，体积增长了75%~80%，引起钢渣的胀裂。但是钢渣内的氧化镁通常以稳定晶体存在，在道路使用的环境中是稳定的。
由此可见，游离氧化钙消解是钢渣膨胀与粉化对道路造成危害的主要原因。
二、道路底基层对材料的要求
底基层是指在沥青路面或水泥混凝土路面基层下、用质量较次材料铺筑的辅助承重层称为底基层。底基层的材料要求应符合《钢渣石灰类道路基层施工及验收规范》CJJ35-90。
钢渣石灰底基层的主要材料为钢渣和石灰，掺入粉煤灰的为钢渣石灰粉煤灰；掺入粘土的为钢渣石灰土。
1）钢渣必须分解稳定，粒径符合规格要求，具有规定的强度。其游离氧化钙含量应小于3%；最大粒径不大于50mm；压碎值应小于30%。应采用堆存一年以上的陈渣。
2）石灰的要求：
石灰宜用低镁石灰，应充分消解，不得含有未消解的颗粒，且不含有杂质。熟石灰中的氧化钙和氧化镁的含量宜大于50%；生石灰中的氧化钙和氧化镁的含量宜大于60%。不能消解的颗粒含量大于20%时，应相应增加石灰的剂量。当石灰中氧化钙和氧化镁的含量在30~50%之间时，应通过试验适当增加石灰剂量。当石灰中氧化钙和氧化镁的含量小于30%时，不得采用。
石灰技术指标应符合附表02规定。尽量缩短石灰的存放时间。石灰在野外堆放时间较长时，应覆盖防潮。
石灰剂量以石灰质量占全部粗细土颗粒干质量的百分率表示，即石灰剂量=石灰质量/干土质量。
3）粉煤灰的二氧化硅与三氧化铝的含量之和宜大于70%，在700℃时的 烧失量应小于10%。过湿的粉煤灰应堆高滤干。
4）土的塑性指标以7~17为宜。土内有机物质含量宜小于8%；总可溶盐含量不得超过5%，其中硫酸盐含量应小于0.8%。
5）对其混合料也有相应的要求，其膨胀率不宜过大，不能因膨胀而破坏路面，且在施工过程中其强度要符合有关的规定。
三、室内试验
1）石灰钢渣（10：90）的击实试验，见附表03
2）水泥钢渣稳定石屑（5：85：10）击实试验，见附表04
3）石灰钢渣（10：90）的无侧限强度，见附表05
4）水泥钢渣碎石无侧限强度试验（5：85：10），见附表06。
四、总结
我们针对武钢钢渣进行了系列试验，主要参考了“钢渣石灰类道路基层施工及验收规范”等现行的道路施工规范和标准，以使钢渣能再利用。
1、前期我们对水泥钢渣稳定碎石（5：85：10）与水泥稳定碎石（5：95）进行了强度比较：其结果如下：
经过分析结果，反映出水泥钢渣稳定碎石比水泥稳定碎石前期强度差，而其抗压强度在7天以后，特别是在28天以后，其强度的增长优势更加明显，强度增长速度较碎石快，因此钢渣运用于道路中有其独特的优势。这为我们提供了一种思路。
将钢渣粉煤灰路面基层材料与常见的另外几种路面基层材料，如水泥稳定碎石、二灰稳定碎石、石灰土、二灰土相比，对其长期强度进行了测试，实验结果可以看出钢渣粉煤灰路面基层材料的7天强度超过了水泥稳定碎石。
2、这里重点探讨钢渣石灰粉煤灰和钢渣石灰土的试验：
首先，对钢渣石灰进行了部分试验，其结果如下，
试验发现混合料在短时间内难以成形（没有强度），这对施工造成了一定的难度，不便进行下一道工序，所以这一配合比的混合料还有待进行下一步的研究和探讨。
3、我们再将重点转向钢渣石灰粉煤灰进行了一系列的试验，其试验结果见表：
石灰、粉煤灰及细粒钢渣配合而成的二灰混合料已有相当多的研究，我们借助了其它配合比的试验对钢渣作了全面的了解，同时也做了大量的试验工作。
从试验情况来看，武钢钢渣在压碎值、磨光值、磨耗值等性能均优于石灰岩。其混合料的膨胀量、CBR值、回弹模量、无侧限抗压强度均能满足施工要求，且后期强度增长较其它材料快。
4、钢渣的要求及钢渣运用于道路中的主要问题：
1）钢渣在道路工程中应遵循以下原则：
①应严格控制应用于道路工程中的钢渣粒度，并应尽量使大粒径钢渣稳定，这样就使钢渣结构层内化学反应尽快完成，同时也不会因化学反应造成局部集中膨胀。
②正确设置钢渣结构层内孔隙，利用钢渣具有的膨胀性，用膨胀量去充填原结构层内的孔隙，或引导膨胀量向土基发展，使土基更趋密实。
③应用钢渣的化学反应及同其它胶凝材料一起产生的胶体形成结构层，使该层板体作用更强，强度更高。
5、钢渣的几种应用方法
①在低等级道路中用钢渣铺筑面层；
②铺筑级配钢渣基层
由于目前对道路的要求越来越高，因为钢渣有其特性，施工中也会有一些问题，因此我们建议石灰钢渣只作低等级道路的基层和高级道路的底基层，这对发挥本身的特性有很好的效果。
综上所述，武钢钢渣（陈渣）从其稳定性、刚度和强度等方面看，是完全可以作为路基材料使用。但必须要是使用一年以后的陈渣或是经过100℃蒸汽或高压分解处理后的钢渣。我们推荐武钢钢渣的配比为：钢渣：石灰：粉煤灰=（62~68）：（8~10）：（22~30）。由于各地钢渣均有其特性，使用前必须摸清它们的适用性及其陈化规律。广西有柳钢、桂钢、防城港钢铁厂等大型钢铁企业，钢渣利用的前景非常可观。
推荐访问:钢渣 应用于 基层 钢渣应用于道路基层中的探讨 钢渣应用于道路工程的研究 武钢论文钢渣应用论文
