钢渣在高速公路底基层中的应用研究-江西公路学会.doc

水泥、粉煤灰稳定钢渣在高速公路底基层应用 的原材料试验与分析 胡钊芳 1 袁海利1 陈国垣2 邵腊庚3 (1 江西省公路管理局 南昌 330002) (2 江西省交通设计院 南昌 330002) (3 长沙理工大学 长沙 410076) 摘 要：钢渣传统上是作为治金工业排放的废料，本文介绍了将钢渣作为高速公路底基层材料 的原材料试验，探讨了钢渣作为高速公路路面基层材料的评价标准，并进行了其路用适应性分析。 关键词：道路工程；钢渣；高速公路；底基层；试验 0 前 言 钢渣是冶金工业排放的第二大渣，随着我国钢铁工业的发展，钢渣的排放量也逐年扩大，大量钢渣废弃堆放，侵占农田、污染环境，已成为社会的一大公害。在欧美等发达国家的钢渣利用率已近100％，；而我国的钢渣利用率较低，造成了大量钢渣的积存。究其原因，虽然道路建设是大规模利用钢渣的有效途径，但由于钢渣有其相对特殊的物理力学性能，我国曾进行过的应用尝试有些没有成功，致使推广应用较慢。近年来我国公路工程特别是高速公路的快速发展，对建筑材料尤其是石料的需要量增加，如果能将钢渣代替石料，安全而经济地用于道路工程建设，将大大降低道路工程建设费用，另一方面也增加钢铁企业的经济效益。 1 背景工程情况概述 昌金高速公路是上海至云南瑞丽国道主干线在江西省境内的西段，路线经过新余和萍乡两个主要的钢渣、粉煤灰生产地。从环保、公路的可持续发展及降低工程造价等方面综合考虑，经认真分析论证，认为在昌金高速公路进行水泥、粉煤灰稳定钢渣底基层的应用研究具有非常重要的意义。 2 原材料试验 2.1粉煤灰 水泥粉煤灰稳定钢渣采用的粉煤灰取自萍乡电厂，粉煤灰的主要技术指标均符合规范要求（见表1）。 表1 序号 检验依据 检验项目 单位 检验结果 规范要求 1 GB/T176-96 GB212-91 SiO2 % 61.85 70％ 2 Al2O3 % 22.87 3 Fe2O3 % 5.02 4 CaO % 3.65 5 MgO % 1.49 6 SO3 % 0.24 7 Loss % 8.30 ≤20 8 比表面积 cm2/g 2800 2500 2.2水泥 所用青峰水泥所检项目符合水泥强度等级P.O.32.5要求，具体指标略。 2.3钢渣 水泥粉煤灰稳定钢渣厂使用的钢渣是萍乡钢厂排放的钢渣。为保证水泥粉煤灰稳定钢渣混合料的稳定性，取自萍乡钢渣堆场, 采用通过5mm筛的钢渣, 其化学成分见表2。 表2 样品 化 学 成 分 SiO2 Fe2O3 CaO MgO TiO2+Al2O3 FeO f-CaO 新渣 9.04 12.46 48.25 8.93 3.34 13.80 6.98 老渣 7.11 14.91 42.04 10.68 2.32 11.78 2.8 3 原材料技术要求 国内外己有资料表明，路面工程师尤其注意钢渣的路用稳定性。常规路用石料为随地球的演变而自然形成，其化学性能与耐久性能较稳定；而钢渣具有粉化膨胀的特性，随意取用易引起道路的膨胀起裂，危害较大。引起膨胀的最主要原因是钢渣内所含的游离氧化钙遇水反应生成氢氧化钙，体积增大1-2倍，因此，对钢渣的质量控制通常为钢渣所含游离氧化钙数量或相关性能。对萍乡钢渣的稳定性研究分以下几点进行：1)钢渣内游离氧化钙含量的测定；2)钢渣混合料浸水膨胀性测定。 3.1钢渣的物理力学稳定性测试 钢渣的物理力学稳定性测试值见表3，钢渣样品根据龄期分为新渣（半年内）、及1年渣进行研究，并根据颗粒组成，各龄期的钢渣都分为0-10mm及大于10mm两种粒径范围的集料。钢渣内游离氧化钙含量的测定见表4。 表3 钢渣的物理力学性质 类别 视 密 度 饱和面 干吸水率（％） 磨耗值 （％） 压碎值 （％） 粗 细 天然 新渣 3.335 3.452 3.406 3.9 23.9 27.0 一年渣 3.334 3.412 3.382 4.2 18.4 26.4 表4 萍乡钢铁公司钢渣内游离氧化钙含量 存放期 半年内 一年 f－CaO含量（％） 6.98 2.80 3.2钢渣的特性分析 从表2 可以看出钢渣的化学成份主要是由SiO2、Al2O3、CaO、 MgO、Fe2O3、f－CaO。钢渣的成分决定了其性质。 3.2.1硅酸盐分解 钢渣中含有相当数量的硅酸二钙（C2S）钢渣的比重一般比常规石料大，因此，如远途运输，使用运费高，反而不合算。建议钢渣用于钢 厂周围的道路建设。此外，地基承载力不足的地方，慎用钢渣做筑路材料。 4.4钢渣使用的安全性 钢渣做基层材料的推广方向考虑到级配钢渣做道路基层时，钢渣的膨胀将向约束