鋼渣在道路路基工程中的應用研究

摘要：本文首先對鋼渣在各個領域的應用情況及存在的問題進行了分析，重點對鋼渣代替山皮土在路基填筑中的應用進行了研究，通過篩分、擊實試驗驗證其代替山皮土填筑使用的可能性，為今后鋼渣在道路工程中的應用提供參考價值。

關鍵詞：鋼渣、應用、代替

鋼渣是煉鋼過程中產生的固體廢棄物，煉制1t粗鋼約產生100～150kg的鋼渣。我國是鋼渣排放大國，每年鋼渣排放量達到7000～9000萬t，但資源化利用率不足30% ，與國外先進水平有較大差距。隨著鋼鐵工業的發展，鋼渣的數量日益增多，許多鋼廠渣滿為患，形成了一座座鋼渣山。擴建渣場不僅會侵占寶貴土地，還會給生態環境、人民健康造成危害，對鋼渣的資源化利用已成為一個迫切需要解決的問題。

本文首先對鋼渣在各個領域的應用情況及存在的問題進行了分析，重點對鋼渣代替山皮土在路基填筑中的應用進行了研究，通過篩分、擊實試驗驗證其代替山皮土填筑使用的可能性，為今后鋼渣在道路工程中的應用提供參考價值。

一、鋼渣在混凝土中的應用及存在的問題

目前，鋼渣在混凝土中的應用主要是兩方面：一種是代替骨料，另一種是用作摻合料。

1、鋼渣代替粗骨料

鋼渣代替粗骨料相對于普通碎石有更粗糙的表面，能有效地改善界面以及其潛在的活性，可以提高后期的混凝土強度，并且其硬度不低于普通碎石，配制的混凝土耐磨性也比較好。同時，隨著鋼渣的摻入，大大改變了混凝土的內部結構，強化了混凝土中集料與水泥漿的界面過渡區，顯著改善了混凝土的力學性能。

2、鋼渣作為摻合料應用

鋼渣作為摻合料在混凝土中應用與在水泥中使用所起的作用有相似之處，雖然鋼渣的膠凝活性較低，但從其化學組成和礦物組成可以發現，鋼渣的膠凝活性尚有較大的提高空間。研究表明，鋼渣通過磨細到一定程度，可使物料晶體結構發生重排，顆粒表面狀況發生變化，表面能提高，有利于膠凝性能的發揮，提高其在水泥混凝土中的利用率。

3、存在的問題

目前鋼渣在混凝土中應用受限的主要原因有兩個：一是鋼渣的成分波動大，穩定性差：二是鋼渣可能存在安定性不良的問題。目前絕大部分鋼渣并不是作為產品生產，而是作為廢渣排放的，因此，鋼渣的品質很難得到保障。

二、鋼渣在水泥中的應用及存在的問題

我國目前生產的鋼渣水泥主要有兩種：一種是以石膏作激發劑的無熟料鋼渣礦渣水泥，其配合比為鋼渣40%～45%，高爐渣40%～45%、石膏8%～12%，強度等級達27.5～32.5級，此種水泥早期強度低，僅用于砌筑砂漿、墻體材料和農用水利工程等；另一種是以水泥熟料為激發劑，其配合比為鋼渣35%～45%、高爐水渣35%～45%、水泥熟料10%～15%、石膏3%～5%、強度等級在32.5級以上，鋼渣水泥具有水化熱低、后期強度高、抗腐蝕和耐磨等優點，是理想的大壩水泥和道路水泥。

不過由于鋼渣顆粒較粗，以及與水泥原材料的易磨性存在差異，導致粉磨后的各種物料的粗細程度不均勻，鋼渣的膠凝性能難以充分發揮，因此摻入鋼渣的水泥在實際生產過程中產量低，也不能滿足當前社會建筑行業對高強度等級水泥的要求。

三、鋼渣代替山皮土在道路路基工程中的應用研究

1、路基填筑山皮土層材料技術要求

篩分技術要求：碎石含量≥70%，最大粒徑<60mm。

山皮土層壓實度≥97%

2、鋼渣材料與山皮土性能試驗

（1）篩分試驗

按照《公路土工試驗規程》（JTGE40-2007）標準的要求，分別對鋼渣土和山皮進行了篩分試驗，試驗結果如表1所示。

從表1中可以看出，鋼渣中碎石的含量為82.3%，山皮土中碎石的含量為76.8%，均滿足碎石含量≥70%的技術要求。

（2）擊實試驗

按照《公路土工試驗規程》（JTGE40-2007）標準的要求，分別對鋼渣和山皮土進行了擊實試驗，試驗結果如圖1和圖2所示。

圖1 鋼渣擊實曲線

圖2 山皮土擊實曲線

從圖1的擊實曲線可以查出，鋼渣的最大干密度為2.70g/cm3，最佳含水率為4.3%；從圖2的擊實曲線可以查出，山皮土的最大干密度為2.27g/cm3，最佳含水率為4.4%，鋼渣的最大干密度比山皮土的最大干密度要高0.43 g/cm3，最佳含水率相差無幾。

3、試驗結果分析

（1）鋼渣篩分結果能滿足最大粒徑<60mm，碎石含量≥70%的技術要求。

（2）擊實試驗最大干密度與山皮土的試驗結果差別較大，常用的山皮土、級配碎石等材料的最大干密度一般均在2.30 g/cm3左右，而鋼渣的最大干密度達到2.70g/cm3，這是因為鋼渣的密度要比山皮土和級配碎石等填筑材料的密度大，因此在地基承載力不足的軟土地區要謹慎使用。

（3）在擊實過程中我們發現，在相同的擊實功條件下，鋼渣粒料比山皮土更容易擠壓密實，如果代替山皮土使用，現場可能更容易達到壓實標準。

四、結論

（1）鋼渣作為一種固體廢棄物，在水泥、混凝土中已成功應用，但由于鋼渣的自身穩定性、安定性等因素，限制了其使用率。

（2）通過對鋼渣和山皮土進行篩分試驗，可以看出鋼渣篩分結果同意能滿足最大粒徑<60mm，碎石含量≥70%的技術要求。

（3）常用的山皮土、級配碎石等材料的最大干密度一般均在2.30 g/cm3左右，而鋼渣的最大干密度達到2.70g/cm3，這是因為鋼渣的密度要比山皮土和級配碎石等填筑材料的密度大，因此在地基承載力不足的軟土地區要謹慎使用。

（4）在相同的擊實功條件下，鋼渣粒料比山皮土更容易擠壓密實，如果代替山皮土使用，現場可能更容易達到壓實標準。

參考文獻

[1] 田景雷，張倩 鋼渣在環境污染治理中的資源化利用，資源再生，2013（01）；

[2] 公路土工試驗規程，中華人民共和國行業標準，2007