高爐礦渣穩定基層可行性研究

摘要:本實驗選用不同摻量的高爐礦渣微粉與水泥石灰進行復配來穩定含鹽率較低的素土，并測定其無側限抗壓強度，在此基礎上探討了該種添加料的施工工藝。

關鍵詞:高爐礦渣微粉 固化劑 無側限抗壓強度 機理

高爐礦渣是高爐煉鐵過程中鐵礦石中SiO2、Al2O3等雜質與石灰熔化合而成的，以硅酸鈣、鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經水淬而急冷處理后形成的粒狀活性材料。其主要成分為CaO、SiO2、Al2O3、MgO和Fe2O3等氧化物，還常常含有一些硫化物。

礦渣微粉作為水泥中的混合材已經做了大量的試驗研究，試驗表明:礦渣微粉摻量可提高15-25%以上，既節省了資源，也降低了生產成本;同時表明水泥的水化升溫不顯著，這樣有利于水泥早期強度，試驗還表明，參加了礦渣的水泥混凝土的凝結時間變長，混凝土的強度，耐磨性和耐久性都有所增強。

1、試驗方案及材料

1.1 試驗方案

根據以前的試驗，本試驗用粉煤灰、生石灰粉、礦渣微粉、水泥和碳酸納等材料進行復配，對各個配比測定3天、7天和28天無側限抗壓強度，并分析了強度隨齡期的變化及礦渣微粉摻量變化對強度的影響。

1.2 原材料的品質

1) 試驗用土

試驗試件制備用土采用的是某平原地區含鹽量較低的粉土，其基本指標如表1。2) 粉煤灰

粉煤灰采用華北某電廠濕排灰，主要化學成分如表2 ，屬于低鈣粉煤灰。

3) 生石灰

采用生石灰塊，經粉碎、磨細、過5mm圓孔篩后用塑料袋密封包好備用。其化學性質如表3。

4)礦渣微粉

2、試驗方法

2.1 無側限抗壓強度

試驗根據《公路土工試驗規程》(JTJ051-93)和《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTJ057-94)的有關規定進行。采用靜力壓實法制備試件。試件尺寸為:直徑×高=50mm×50mm試件成型并編號后，立即用塑料薄膜包裹放入養生室，以防止水分的蒸發，養生室要控制溫度為20℃，相對濕度大于94%。試件養生時間為3d、7d及28d，在養生期的最后一天，先將養生試的件浸泡水中，水面應超過試件頂面約2.5㎝。浸泡12h，測試無側限抗壓強度時將試件從水中取出，擦去試件表面水分，然后放在萬能試驗機上進行無側限抗壓強度。試驗儀上使用1mm/min的速率進行抗壓試驗。

3、試驗結果與分析

將養生至3天、7天和28天，飽水后進行無側限抗壓強度試驗，其實驗結果如表5所示:

由表5可看出:當不改變粉煤灰、石灰及激發劑碳酸鈉摻量的條件下，改良土的強度隨著水泥含量的增加而增加，隨著礦渣微粉摻量的增加而增加。這些組合都表現出很好的早強效果，其主要是由于添加激發劑碳酸鈉的原因，并且其穩定土的后期強度增長也加快。在含有激發劑的條件下，促進水泥水化及火山灰反應，生成水化產物，將土顆粒膠結在一起，增強土體的密實性，提高土體的強度。

3.1 礦渣微粉對強度的影響

選取粉煤灰為12%摻量，礦渣微粉的摻量對強度的影響(其他材料摻量不變)。如圖2所示。

由圖1所示:固化土的強度隨著礦渣微粉摻量(小摻量下)的增加而增加，隨著齡期的增長，礦渣微粉穩定土試件的強度也逐漸增長，這說明了火山灰反應持續的進行，并持續的生成火山灰產物，填充于土顆粒之間，增強土體強度。

4、試驗路鋪筑

本試驗路以前面的室內試驗為依據，其中有的配比根據當地實際情況做了小小的變動。通過對一般處理方法和所研制的固化劑在工程實際中的對比試驗，來檢驗所研制固化劑的應用價值。施工的流程見圖2所示。

碾壓成型的穩定土層抗變形能力較低，在環境溫度和濕度發生變化后宜干縮開裂。另外穩定土在強度形成過程中也需要適當的濕度以滿足化學反應時對水分的需求。因此，成型后的灰土表面必須及時灑水養生，以保持表面濕潤為原則，養護期一般需7天。同時，嚴禁車輛行駛。

5、結論

本試驗所有的配比都可以滿足基層及底基層穩定土的施工規范的要求，而且強度比較高，在實際應用中要根據當地的材料來源和土質條件來適當的調整配比。

礦渣微粉的作用很明顯，對固化土的早期強度很大的貢獻，同時是有利于延長水泥的凝結時間，給施工帶來方便。

參考文獻

[1]. 楊志宏，張炳宏.新型材料-奧特賽特(Aught-Set)土壤固化劑的應用技術.鐵道標準設計，2000，20(5):1-4.

[2]. 曹恒. NCS固化劑改善膨脹土填筑路基施工技術，焦作工學院學報，2002.

[3]. JTJ051-2007，《公路土工試驗規程》[S].北京:人民交通出版社，2008.

[4]. JTG D30-2004，《公路路基設計規范》[S].北京:人民交通出版社，2004