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    粒化高炉矿渣【高炉矿渣在道路基层施工中的应用】

    时间:2019-05-15 06:30:26来源:佩佩美文网 本文已影响 佩佩美文网手机站

      摘要:高炉矿渣具有天然碎石所罕见的水硬性,用高炉矿渣筑成的道路基层在长期使用过程中,还将进一步硬化,提高承载能力。本文就高炉矿渣在道路基层施工中的应用问题进行了讨论。
      关键词:高炉矿渣;道路施工;应用
      Abstract: Blast furnace slag has a natural gravel rare hydraulic road base built into the blast furnace slag in the process of long-term use will be further hardened improve the carrying capacity. This article discussed the blast furnace slag in road base construction.Key words: blast furnace slag; road construction; application
      
      中图分类号:U41文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
      矿渣是矿石通过高炉冶炼金属(铁)剩余的废渣,经一定破碎形成级配混合矿渣制成,用作修筑道路基层的材料。
      实践证明是较好的建筑材料,变废为宝,取材方便。矿渣材料
      除高炉炉渣外(铁渣),还有转炉炉渣、电炉炉渣、平炉炉渣等。高炉
      炉渣的碱性较小,PH值为9.8左右,大致接近中性,其他炉渣(钢渣)
      的碱性为12.0左右,碱性太高,膨胀性大,适宜的道路基层材料为
      高炉炉渣。
      1.矿渣材料的性质及其反应机理
      道路基层采用高炉炉渣作筑路材料时,应严格掌握高炉炉渣材料
      的性质,只有选择合适的道路基层材料方能进行施工生产。
       1.1在高炉(熔矿炉)内,因焦炭燃烧矿石(人造铁精矿)、石灰石、萤石等原料在1500℃的高温中熔融,这时氧化铁失去氧,被还原成生铁,与生铁同时排放出的非金属生成物即高炉炉渣。
      1.2石灰石的主要成分为氧化钙(CaO)、铁矿石和焦炭中所含的二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(A12O3)、氧化镁(MgO)等构成了高炉炉渣的主要成分,其化学成分的比例为:氧化钙(CaO)约41%、二氧化硅(SiO2)约34%、三氧化二铝(A12O3)约15%,与水泥的化学成分相类似,因此,和水泥性质一样,高炉炉渣具有和水反应硬化的性质即水硬性,从炉中排出的熔融矿渣直接倾入水池急骤冷却时,就成为水淬炉渣,呈1—3mm玻璃颗粒状,另一方面进入矿渣场露天空冷或适度地进行洒水缓冷,构成块状缓冷矿渣,水硬性程度要低一些,但经过一年或更长一些时间就能发现具有水硬性这一特点。
      1.3高炉炉渣中对水硬性有作用的钙,它的一部分由于水的作用
      而变成钙离子(Ca2+)和氢氧离子(OH-),因此该水溶液呈碱性,这个作
      用和波兰特水泥是相同的。用高炉炉渣作道路基层时,排水浸透时和
      用水泥处理时有同样的情况,对其附近的土壤和排水的PH值有增高
      的影响。因此,在食用水源区、养植区(水产)在使用高炉炉渣时,在
      其有水作用时需进行排水考虑。
      2.高炉炉渣材料组成分析
       高炉炉渣经缓冷后呈块状,用作道路基层材料时,作为粒状材料,
      应具有合格的粒度,这种制备的缓冷矿渣是做道路基层材料的重要内
      容。
      在公路用碎石中规定,碎石有各种粒度,如未筛选碎石、筛选碎
      石、级配碎石等:用在道路基层中的高炉矿渣按规定分为高炉未筛选
      矿渣(原渣)、级配高炉矿渣(加工渣)、水硬性级配高炉矿渣(规格渣)
      等三种。
      按其种类及粒度有如下规格:
      高炉未筛选矿渣:100——Omm
      级配高炉矿渣:60—Omm
      水硬性级配矿渣:30——Omm
      前两种主要应用于道路基层施工中,而后者可用作建筑施工中的
      骨料。
      3.道路矿渣基层施工
      道路基层采用高炉矿渣施工时,路基槽经压实合格,可不做垫层或底基层,直接铺到路槽中。
      需用量:
      施工前,弄清原高炉矿渣的密度和压实度后的密度之间的关系。
      可用下式计算出材料的需用量:
      需用量(M3)=基层厚度(M)×施工面积(M2)×
      3.1准备下承层
      在施工矿渣层前,路槽表面要仔细平整,达到规定的密度、高程及纵横坡度.施工面有软弱、涌水、滞水或局部下沉时要进行整治。
       3.2铺料
      用推土机、平地机或人工铺筑高炉炉渣,在不致引起材料分离的情况下,按规定铺填。为使矿渣基层更加稳定,每层竣工厚度限制为20cm,松铺厚度大约为竣工厚度的1.4倍,为保证矿渣基层的体积稳定性,施工中采用己消解的陈渣作为填筑材料。
      铺料作业中下雨时,为避免雨水引起有利于水硬性的细颗粒成分
      流失,要在碾压之后才能停止作业。
      3.3压实
      压实是高炉炉渣施工中的重要组成部分,碾压原则是先轻后重,先慢后快,先两侧后中央,即先用12T压路机碾压l~2遍、找出潜在的不平整之处,然后去高填低,用平地机重新平整后,曲路面低处向高处进行碾压。
      碾压时,矿渣材料要保持适宜的含水量。矿渣的最佳含水量一般在18%~22%左右,因此,洒水碾压是矿渣基层施工中的关健。洒水量要略大于矿渣的最佳含水量,可使多余水分起到保湿养生的作用在雨天施工中更要加大碾压力度,既保证矿渣中的细粒料不损失,又能获得充足的水源。
      3.4嵌缝与封面
      在矿渣基层填料达到设计厚度后.即进行嵌缝和封面工作.嵌缝和封面材料采用矿渣粉(一般采用钢渣粉)。
      矿渣材料进入现场后呈块状,虽有部分细粒料,但在洒水和振动
      碾压的作用下,细粒部分会沉积在矿渣基层的下部.上部矿渣材料之
      间的缝隙过大,而无法使其结成板体,在施工中,采用钢渣粉进行嵌
      缝,使空隙充分饱合,而钢渣粉的膨胀性较大,板结速度较铁渣粉快,故采用钢渣粉进行嵌缝可加快矿渣基层的板结,提高其整体稳定性。
      矿渣基层施工完毕后,其表面在行车横向荷载作用下,难免会产高炉炉渣在道路基层施工中的应用生粗细骨料离析,而使局部矿渣表面松散而无法压实。掺入钢渣粉进行封面,可改善骨料级配,加快矿渣表面板结。
      4.矿渣基层质量通病的原因分析和防治
      矿渣作为筑路材料虽然有很多优点,但其也并非十全十美,矿渣
      基层在施工中会产生许多的质量通病,针对不同的状况,我们采取不
      同的方法进行处理。
      4.1自身因素产生的病害
      矿渣的体积稳定性是影响矿渣用于道路工程的一个重要的技术问
      题,特别是钢渣易发生粉化膨胀。引起膨胀的原因主要是游离氧化钙(f-CaO)消解,生成氢氧化钙,使体积大幅度增长,引起崩裂破坏。
      f-CaO的消解过程是非常缓慢的,不少道路在成型后,矿渣基层
      在地表水及地下水的影响下,水化反应仍在进行,体积仍在不断增长,
      同时产生侧面及竖向应力,最终导至路面膨胀性拥包或拉裂.这就是
      鞍山地区道路面层产生破坏的重要原因。
      4.2外因产生的质量通病
      4.2.1松散
      松散的原因有二种,一是自身因素,级配不好,粗细骨料离析,
      这就需要重新调整级配后再进行铺筑,或用钢渣粉掺拌;以保证其压
      实度.二是洒水不充分,没有足够的水分,矿渣基层棱结速度缓慢,
      施工过程中自始至终以松散粒料状态存在,而导致无法压实,不能获
      得要求的密实度,故充分洒水是矿渣基层施工中至关重要的因素。
      4.2.2不均匀沉陷
      其主要原因在于矿渣粒料中有大块存在,各部分的沉降不同,导
      致矿渣基层表面坑洼不平。另外大块矿渣周围的空隙较大易产生空
      鼓,在日后的行车荷载作用下易产生陷落,故在矿渣基层施工中对大
      块矿渣进行改锤或将其剔除。
      5.矿难材料在道路施工中的其它应用
      5.1矿渣材料由于具有独特的水硬性,属亲水性材料。故在道路有
      翻浆路段或地下水位比较高路段可普遍采用。在严重翻浆处,将淤泥
      挖除,填以矿渣,不仅能起到抛石挤淤的作用,而且其在水作用下。
      逐渐板结,提高地基整体承载力,效果较抛石挤淤要好。
      5.2矿渣粉是呈细粒状.在附属工程施工中如人行道板铺筑、沿石
      砌筑等如果砂子材料缺乏时,可用矿渣粉代替砂子拌制砂浆,因矿渣
      粉有着同水泥一样的反应机理,价格同砂子相差无己,,可更好地提高砂浆的整体强度。
      5.3水硬性级配矿渣(规格渣)其粒径大小与2—4碎石相仿,在施
      工中可用于一些基础砼中充当骨料使用,在承重构件中,如暗渠砼盖
      板也曾用过规格渣作为骨料,至今未发生质量问题。
      ·矿渣在市政建设工程中还有许多用途,有待于研究和开发利用。
      6.结束语
      矿渣作为筑路材料是鞍山地区自己的独特的一种施工工艺,在全
      国范围内是比较少见的,它有着价格低廉,就地取材、废物利用等优
      点,由于它没有确切的规范和有许多不稳定的因素,在今后施工中我
      们还要进一步探索和总结,充分发挥其在建筑领域的用途,使其真正
      变废为宝,更全面地服务于社会,同时也使其在各方面更加系统化,
      规范化。

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