鋼渣-土混拌基層材料試驗(yàn)研究及微觀(guān)機(jī)理分析

黃偉，邱鵬，趙魯卿，唐鋼，王宗森

(1.安徽工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002；2.安徽馬鋼嘉華新型建材有限公司，安徽 馬鞍山 243000)

中國(guó)交通運(yùn)輸建設(shè)正處于高速增長(zhǎng)時(shí)期，2017年底召開(kāi)的全國(guó)交通運(yùn)輸工作會(huì)議中明確，2018年新增不同等級(jí)道路總里程數(shù)達(dá)23萬(wàn)km[1]。在大規(guī)模道路工程建設(shè)背景下，作為道路基層工程主要原材料的天然砂、石料的需求存在巨大缺口[2]。更為嚴(yán)峻的是，隨著近兩年國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的愈加重視，天然砂、石料的開(kāi)采受到嚴(yán)格控制，其市場(chǎng)供應(yīng)短缺問(wèn)題日益突出，價(jià)格急劇攀升。此外，在城市道路建設(shè)過(guò)程中往往存在土方排放困難問(wèn)題，較遠(yuǎn)的排放地點(diǎn)導(dǎo)致土方長(zhǎng)距離運(yùn)輸，既增加了工程造價(jià)，也容易造成環(huán)境污染。

傳統(tǒng)道路基層材料主要有無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土和中、粗粒土等，其中，以土料為主的石灰土、水泥土、二灰土等強(qiáng)度均較低，應(yīng)用范圍受到限制[3]。近年來(lái)，隨著新型土壤固化劑的誕生，工程建設(shè)領(lǐng)域研究人員開(kāi)展了深入研究。然而，基于土壤固化機(jī)理的固化土基層材料強(qiáng)度相比石灰土、水泥土、二灰土等提升并不明顯，較無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定中、粗粒土承載力尚有差距，難于滿(mǎn)足高等級(jí)道路的強(qiáng)度指標(biāo)要求[4-5]。鋼渣是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中大量生成的工業(yè)廢渣，未經(jīng)處理鋼渣在占用土地、污染環(huán)境的同時(shí)，還會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。現(xiàn)階段，隨著環(huán)保政策的趨嚴(yán)，對(duì)鋼渣進(jìn)行處理及資源綜合利用已成為鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要任務(wù)之一，建筑工程領(lǐng)域是鋼渣資源化綜合利用的重要發(fā)展方向[6-13]。已有相關(guān)研究成果表明，鋼渣具有顆粒級(jí)配良好、強(qiáng)度高、硬度大、透水性強(qiáng)、可壓縮度小等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，鋼渣自身富含潛在活性成分，可用于工程回填料、水泥摻加料、筑路材料、燒結(jié)磚等領(lǐng)域[14-16]。但是，鋼渣中存在一定含量的活性成分游離氧化鈣(f-CaO)，將未經(jīng)處理的鋼渣直接應(yīng)用于道路工程，會(huì)引起道路的鼓包開(kāi)裂。中國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)階段對(duì)鋼渣的主要處理方式是先經(jīng)熱悶池?zé)釔灒笤鼒?chǎng)堆置，自然陳化降解鋼渣中的f-CaO，整個(gè)過(guò)程需時(shí)較長(zhǎng)、效率低下，既降低了土地有效利用率，又對(duì)周?chē)h(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重影響[17-18]。

筆者以膨脹率和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為雙控目標(biāo)，采用鋼渣、高爐礦渣微粉、土混拌并結(jié)合土體固化技術(shù)，制備道路基層材料鋼渣混合土，開(kāi)展鋼渣混合土體基本性能試驗(yàn)研究，并對(duì)其進(jìn)行微觀(guān)機(jī)理分析。

1 試驗(yàn)主要原材料

1.1 鋼渣

鋼渣為馬鋼公司熱悶處理渣，采用X射線(xiàn)熒光光譜(XRF)以及X射線(xiàn)衍射光譜(XRD)對(duì)試驗(yàn)鋼渣進(jìn)行化學(xué)成分及礦物組分測(cè)定。鋼渣主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 鋼渣化學(xué)成分及含量Table 1 Chemical composition and content of steel slag %

鋼渣堿度(CaO/SiO2)為3.56，屬于高堿度渣，具有較高活性；鋼渣中礦物組分結(jié)果見(jiàn)圖1，從圖中可以看出，試驗(yàn)鋼渣中主要礦物成分有γ-Ca2SiO4、β-Ca2SiO4和Ca3SiO5，與水泥熟料基本礦物類(lèi)似，在32.46°、37.68°、54.32°對(duì)應(yīng)其f-CaO成分，特征峰較為明顯，說(shuō)明鋼渣中f-CaO含量較高。

圖1 鋼渣XRD圖Fig.1 XRD pattern of steel slag

1.2 土樣

考慮試驗(yàn)成果指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用的可行性，試驗(yàn)土樣取自馬鞍山市楊壩村某建筑工地地表以下1.5～2 m處。土樣液限39.6%，塑限21.3%，塑性指數(shù)18.3%，屬低液限黏土。

1.3 高爐礦渣微粉

試驗(yàn)所用高爐礦渣微粉產(chǎn)自馬鋼嘉華新型建材有限公司，表觀(guān)密度為2 900 kg/m3，比表面積為400 m2/kg，主要成分如表2所示。

表2 高爐礦渣微粉成分及含量Table 2 Composition and content of blast furnace slag powder %

1.4 土壤固化劑

試驗(yàn)所用土壤固化劑為易孚森離子型液體土壤固化劑，固化劑性能依據(jù)《土壤外加劑》(CJ/T 486—2015)進(jìn)行檢測(cè)。凝結(jié)時(shí)間影響系數(shù)比為108.1%，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度比為139.3%，水穩(wěn)系數(shù)比為115.3%，相關(guān)指標(biāo)均滿(mǎn)足該規(guī)范技術(shù)要求。

2 測(cè)試及表征

2.1 試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)規(guī)定4種比例鋼渣混合土：60%鋼渣+40%土、50%鋼渣+50%土、40%鋼渣+60%土、30%鋼渣+70%土(對(duì)應(yīng)配比編號(hào)為A、B、C、D)，分別摻入0、30%、40%、50%高爐礦渣微粉(占鋼渣質(zhì)量的百分比，對(duì)應(yīng)微粉摻量水平為1、2、3、4)，制備土樣試件。其中，各組試件中土壤固化劑及水泥用量均分別按鋼渣混合土質(zhì)量的0.02%和5%摻入，具體配合比見(jiàn)表3。

表3 鋼渣-土-礦渣微粉配合比Table 3 Mix ratio of steel slag, soil-slag and slag micro-powder

續(xù)表3

2.2 試驗(yàn)方法

擊實(shí)試驗(yàn)：對(duì)鋼渣混合土試件進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E 40—2007)中的規(guī)定，利用CSK-VI型擊實(shí)儀選擇重型II-2方法。

膨脹率試驗(yàn)：試驗(yàn)依據(jù)《鋼渣穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》(GB/T 24175—2009)，采用CF-B型標(biāo)準(zhǔn)恒水浴箱中進(jìn)行高溫水浴試驗(yàn)。每天在90±1 ℃條件下恒溫6 h，然后自然冷卻，記錄膨脹值，持續(xù)觀(guān)測(cè)10 d；然后選定一組試件進(jìn)行長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)。試驗(yàn)由重型擊實(shí)成型試件，試件尺寸Φ152 mm×170 mm，每組3個(gè)平行試件，試驗(yàn)結(jié)果取三者的平均值。

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度是道路基層材料承載力的重要力學(xué)指標(biāo)，為材料在無(wú)側(cè)向壓力條件下軸力與接觸面積的比值。試驗(yàn)依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40—2007)將鋼渣混合土制成50 mm×50 mm圓柱體試塊，分別測(cè)試其7、14、28、90 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；補(bǔ)充最優(yōu)配比的鋼渣混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度齡期試驗(yàn)。

XRD分析：采用德國(guó)Bruker公司SMARTAPEX Ⅱ型X射線(xiàn)衍射儀測(cè)試養(yǎng)護(hù)28 d鋼渣混合土B-3試件及其同配比干粉混合料樣品圖譜，Cu靶，掃描范圍2θ為5°～80°，掃描速率0.01(°)/s。

SEM分析：采用日本電子株式會(huì)社JSM-6490LV掃描電鏡分析鋼渣混合土試件，研究鋼渣混合土不同齡期內(nèi)部微觀(guān)結(jié)構(gòu)，工作電壓10 kV。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 擊實(shí)試驗(yàn)

圖2是4組16個(gè)鋼渣混合土試件擊實(shí)試驗(yàn)干密度-含水率曲線(xiàn)測(cè)試結(jié)果。由圖2可見(jiàn)，16組鋼渣混合土干密度均隨著含水率增加呈先增后減趨勢(shì)，高爐礦渣微粉的摻量對(duì)其最佳含水率影響較小，且最佳含水率保持在12%～14%；由圖2可以發(fā)現(xiàn)，鋼渣混合土最大干密度隨著鋼渣摻入比例降低而不斷減小，隨著高爐礦渣微粉摻入量增加而不斷降低，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

圖2 鋼渣混合土擊實(shí)曲線(xiàn)圖Fig.2 Compaction curves of steel slag mixed soil

表4 鋼渣混合土最佳含水率與最大干密度Table 4 Optimum water content and Maximum dry density of steel slag mixed soil

續(xù)表4

3.2 膨脹率試驗(yàn)

圖3是4組16個(gè)鋼渣混合土試件膨脹率試驗(yàn)結(jié)果，可以看出：

圖3 鋼渣混合土膨脹率Fig.3 Expansion ratio of steel slag mixed soil

1)未摻入高爐礦渣微粉的鋼渣混合土各組試件膨脹率隨試件放入高溫水浴時(shí)間的增加先期增速較快，其后增速減緩，于7 d時(shí)膨脹率值趨于穩(wěn)定；各組試件膨脹率均在前4 d超過(guò)國(guó)家規(guī)范<2%要求，10 d膨脹率值最小值已達(dá)2.5%，且隨鋼渣摻量增加，試件膨脹率增大。

2)摻入高爐礦渣微粉的鋼渣混合土各組試件膨脹率均較未摻加高爐礦渣微粉試件低很多，且摻量大抑脹效果好；隨著試件放入高溫水浴時(shí)間的增加，膨脹率總體增長(zhǎng)緩慢，于7 d時(shí)膨脹率值趨于穩(wěn)定；各組試件10 d膨脹率值均符合國(guó)家規(guī)范<2%要求，其中最大值不超過(guò)1.5%，最小值僅為0.15%。圖4為文中選定最優(yōu)配合比土樣B-3試件180 d持續(xù)觀(guān)測(cè)值，可以看出，在高溫水浴持續(xù)激發(fā)下，7 d試件膨脹率約0.25%，其后觀(guān)測(cè)值較7 d增長(zhǎng)幾乎很小，表現(xiàn)出良好的長(zhǎng)期安定性。

圖4 最優(yōu)配合比土樣膨脹率Fig.4 Optimum mix ratio soil sample expansion ratio

3.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

圖5為4組16個(gè)鋼渣混合土試件分別對(duì)應(yīng)齡期7、14、28、90 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化曲線(xiàn)。由圖5可以看出：

圖5 不同齡期的鋼渣混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Fig.5 Unconfined compressive strength of steel slag mixed soil at different ages

1)在不同齡期下，各組試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化曲線(xiàn)分布特征相似；未摻高爐礦渣微粉試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值均低于摻有高爐礦渣微粉試件，且差值隨齡期增長(zhǎng)而加大；摻有高爐礦渣微粉試件7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最小值大于3 MPa，超過(guò)道路規(guī)范基層材料不低于2 MPa的要求，說(shuō)明礦渣微粉對(duì)于混合土體強(qiáng)度提升起著關(guān)鍵作用。

2)未摻高爐礦渣微粉試件和不同摻量高爐礦渣微粉試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化曲線(xiàn)分布特征不同，前者隨鋼渣摻量增加緩慢增長(zhǎng)，后者則隨鋼渣摻量增加均呈現(xiàn)先增后減，于鋼渣摻量為50%時(shí)，試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值，其7 d最大強(qiáng)度為7.45 MPa，28 d最大強(qiáng)度可達(dá)19 MPa，90 d高達(dá)30 MPa。

3)同一組試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨礦渣微粉摻量的增加而增大，但比較礦渣微粉摻量為40%、50%試件在不同齡期的強(qiáng)度值可以發(fā)現(xiàn)，二者均相差約0.3 MPa，由此可見(jiàn)，數(shù)值較為接近，說(shuō)明礦渣微粉摻量增加的有益作用在降低。因此，考慮高爐礦渣微粉使用成本，認(rèn)定試件B-3為鋼渣混合土最優(yōu)配比。

表5為最優(yōu)配比B-3試件不同齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值，可以看出，試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨齡期增加前期增長(zhǎng)較快，90 d后則基本穩(wěn)定。

表5 不同齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Table 5 Unconfined compressive strength at different ages

3.4 XRD分析

為探究鋼渣混合土固化前后礦物成分變化，根據(jù)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值，選擇養(yǎng)護(hù)28 d的B-3鋼渣混合土試件與同配比干粉混合料分別進(jìn)行XRD分析，如圖6所示。由圖6可以看出：鋼渣混合土固化后的X射線(xiàn)衍射圖譜中均出現(xiàn)了原材料中礦物成分，并未有新的礦物成分出現(xiàn)。固化后的鋼渣混合土X射線(xiàn)衍射圖譜中SiO2特征峰相較于鋼渣-土干粉混合料存在明顯的降低；鋼渣-土干粉混合料圖譜中有明顯f-CaO特征峰(32.46°、37.68°、54.32°)，固化后的鋼渣混合土f-CaO特征峰消失，說(shuō)明鋼渣所含的f-CaO在固化過(guò)程中主要與高爐礦渣微粉中SiO2發(fā)生了消解反應(yīng)，從而避免了f-CaO水化形成Ca(OH)2造成土樣膨脹，與前述膨脹率試驗(yàn)結(jié)果相印證。

圖6 B-3試件固化前后XRD圖Fig.6 XRD pattern of B-3 specimen before and after curingl

圖7為A-3、B-3、C-3、D-3試件固化60 d X射線(xiàn)衍射圖譜，從圖8可以看出：4種配比土樣均未有新的礦物成分特征峰出現(xiàn)；X射線(xiàn)衍射圖譜中，在29.4°、31.5°、50.1°、54.9°衍射角度時(shí)均有不同強(qiáng)度的水化硅酸鈣凝膠(C—S—H)特征峰出現(xiàn)；B-3試件各角度C—S—H凝膠特征峰強(qiáng)度值為4個(gè)試件中最高。

圖7 試件固化后XRD圖Fig.7 XRD pattern of test piece after curing

3.5 SEM電鏡觀(guān)察

根據(jù)前述結(jié)論，最優(yōu)配比鋼渣混合土試件強(qiáng)度在90 d后已逐漸趨于穩(wěn)定，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本定型。故為進(jìn)一步研究鋼渣混合土微觀(guān)構(gòu)造，選取養(yǎng)護(hù)周期為90 d A-3、B-3、C-3、D-3鋼渣混合土試件進(jìn)行5 000、10 000倍掃描電鏡觀(guān)察，研究鋼渣混合土內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨鋼渣摻量變化規(guī)律。如圖8所示，鋼渣摻量30%時(shí)，鋼渣混合土整體結(jié)構(gòu)主要以混合土團(tuán)聚堆疊形成，由于鋼渣摻量較低，有少量針狀C—S—H生成，該配比下的鋼渣混合土樣強(qiáng)度主要來(lái)源于團(tuán)聚體間粘接力；鋼渣摻量40%時(shí)，鋼渣混合土結(jié)構(gòu)中團(tuán)聚體體積增大，由于鋼渣摻量增加，所產(chǎn)生的C—S—H凝膠相對(duì)于鋼渣摻量30%的鋼渣混合土

圖8 鋼渣混合土SEM圖Fig.8 SEM pattern of steel slag mixed soil

明顯增多，且凝膠物質(zhì)填充于團(tuán)聚體間隙，有效降低混合土的孔隙率，增加了密實(shí)度；當(dāng)鋼渣摻量50%時(shí)，在高爐礦渣微粉作用下，鋼渣潛在膠凝性激發(fā)明顯，此時(shí)C—S—H凝膠已衍生為片狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，填充于團(tuán)聚體孔隙間，說(shuō)明凝膠在生長(zhǎng)過(guò)程中使得混合土體更加致密，結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，因此，強(qiáng)度得以提高；但隨著鋼渣摻量進(jìn)一步增加，達(dá)到60%時(shí)，雖然所生成的C—S—H凝膠產(chǎn)物及形成的片狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相應(yīng)增加，但由于土量占比較低，所形成的混合料團(tuán)聚體孔隙增多，孔徑增大，C—S—H凝膠產(chǎn)物與團(tuán)聚體間結(jié)合后的密實(shí)度降低，相對(duì)鋼渣摻量50%時(shí)，強(qiáng)度會(huì)有所下降。

4 機(jī)理分析

鋼渣的膨脹性主要是由于鋼渣中f-CaO遭遇大量自由水發(fā)生充分水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣(Ca(OH)2)，體積增大1～2倍所致。在鋼渣中摻入高爐礦渣微粉，微粉中二氧化硅(SiO2)與f-CaO發(fā)生消解反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠(C—S—H)，從而有效抑制鋼渣膨脹[19]。離子型土壤固化劑能有效破壞土顆粒表面雙層膜，改變其電荷性，降低土顆粒間排斥力使顆粒間的引力增加，土顆粒結(jié)合更為密實(shí)，從而由親水性改為憎水性[5]。采用鋼渣、土、高爐礦渣微粉、水泥混拌并結(jié)合土體固化技術(shù)，可從物理、化學(xué)雙重角度消解鋼渣中f-CaO對(duì)土體的安定性影響，有效抑制鋼渣膨脹，實(shí)現(xiàn)鋼渣混合土基層材料主要性能指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求。高爐礦渣微粉中含有30%左右的SiO2，能使鋼渣混合土中Ca/Si得以降低，且SiO2能參與鋼渣中的f-CaO水化反應(yīng)并最終生成C—S—H凝膠，反應(yīng)式為

iCaO+mSiO2+nH2O=iCaO·mSiO2·nH2O

(1)

但二者反應(yīng)較為緩慢，鋼渣中f-CaO極易與自由水發(fā)生水化反應(yīng)生成氫氧化鈣(Ca(OH)2)，造成體積迅速膨脹。將配比合理的各類(lèi)材料充分拌合得到的鋼渣混合土中鋼渣顆粒和土顆粒相互包裹，在離子型土壤固化劑作用下，土顆粒經(jīng)改性后表面呈現(xiàn)憎水性，且使得鋼渣混合土在荷載作用下土體結(jié)構(gòu)更易密實(shí)，二者共同作用有利于隔絕外界自由水的持續(xù)侵入，同時(shí)配合水泥作用及其提供的堿性環(huán)境，高爐礦渣微粉中SiO2能與鋼渣在合適的環(huán)境中充分發(fā)生消解反應(yīng)，促進(jìn)C—S—H凝膠生成，從而消解f-CaO含量，抑制鋼渣體積膨脹。

鋼渣中還含有大量與水泥熟料成分相似的硅酸二鈣(C2S)、硅酸三鈣(C3S)。高爐礦渣微粉的化學(xué)成分同鋼渣較為接近，整體均呈堿性，都具有潛在膠凝活性，配合水泥能在堿性環(huán)境下相互激發(fā)，發(fā)生水化反應(yīng)從而生成膠凝物質(zhì)[20-21]，反應(yīng)式為

3CaO·2SiO2·3H2O

(2)

3CaO·2SiO2·3H2O

(3)

yH2O+(3-x)Ca(OH)2

(4)

yH2O+(2-x)Ca(OH)2

(5)

結(jié)合宏觀(guān)試驗(yàn)及微觀(guān)分析，獲得鋼渣混合土抑脹及增強(qiáng)機(jī)制，如圖9所示。鋼渣混合土的早期結(jié)構(gòu)主要由土體固化后的混合料顆粒相互包裹、團(tuán)聚堆疊，強(qiáng)度主要來(lái)源于鋼渣固化土中骨料之間的內(nèi)摩擦力及混合料團(tuán)聚體之間的粘聚力。在前期，水泥水化生成的C—S—H形成網(wǎng)狀、片狀結(jié)構(gòu)，有效地填充于整體結(jié)構(gòu)中，使得鋼渣混合土具有良好的早強(qiáng)性，隨著時(shí)間推移，鋼渣中f-CaO與高爐礦渣微粉中二氧化硅(SiO2)與發(fā)生消解反應(yīng)，生成水化硅酸鈣凝膠(C—S—H)；同時(shí)，鋼渣中的C2S、C3S在礦渣微粉作用下發(fā)生水化反應(yīng)，并與鋼渣混合土中Ca(OH)2反應(yīng)生成C—S—H膠凝產(chǎn)物；另外，由于礦渣微粉的成分同鋼渣相似，具有潛在的膠凝性，其水化后Ca(OH)2反過(guò)來(lái)也能與鋼渣中的活性氧化物發(fā)生火山灰反應(yīng)，也可生成C—S—H膠凝產(chǎn)物。該凝膠產(chǎn)物填充于混合料團(tuán)聚體之間的孔隙中，增加團(tuán)聚體之間的粘聚力，使得土體結(jié)構(gòu)密實(shí)。隨著反應(yīng)緩慢持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)生成的C—S—H膠凝產(chǎn)物可不斷生長(zhǎng)并衍變成片狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，緊密填充于團(tuán)聚體孔隙間，且由于土顆粒自身塑性特征使得C—S—H膠凝產(chǎn)物生長(zhǎng)變大過(guò)程中對(duì)團(tuán)聚體的形成一

圖9 鋼渣混合土抑脹增強(qiáng)機(jī)制Fig.9 Strengthening mechanism of steel slag mixed soil

定擠壓，進(jìn)一步提升相互之間的粘聚力，土體結(jié)構(gòu)更為緊密，從而實(shí)現(xiàn)鋼渣混合土強(qiáng)度高、膨脹率低的雙控目標(biāo)。

5 結(jié)論

1)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，得出16組鋼渣混合土最佳含水率均維持在12%～14%，最大干密度隨著鋼渣摻量的減少而降低，隨著礦渣微粉摻量的增加而降低。

2)高爐礦渣微粉的摻入可顯著降低鋼渣混合土膨脹率，且隨其摻量增加抑脹效果更好；各組試件10 d膨脹率的值均符合國(guó)家規(guī)范小于2%的要求，其中，最大值不超過(guò)1.5%，最小值僅為0.15%。最優(yōu)配比土樣試件在高溫水浴持續(xù)激發(fā)下，7 d試件膨脹率約0.25%，其后觀(guān)測(cè)值較7 d增長(zhǎng)幾乎很小。

3)摻有高爐礦渣微粉的4種配比鋼渣混合土在7、14、28、90 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均隨鋼渣占比增加呈先增后減趨勢(shì)，其中，配比為50%鋼渣+50%土?xí)r達(dá)到最大；礦渣微粉對(duì)于混合土體強(qiáng)度提升起著關(guān)鍵作用，且隨其摻量增加而強(qiáng)度增大。

4)微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析表明，土顆粒表面電極的改性使得鋼渣混合土體結(jié)構(gòu)在成型時(shí)更易受壓密實(shí)，鋼渣中f-CaO在固化過(guò)程中水化反應(yīng)受到抑制，主要與礦渣中SiO2發(fā)生消解反應(yīng)生成C—S—H凝膠；借助于鋼渣、土相互包裹的顆粒間堆疊效應(yīng)及C—S—H凝膠填充混合料縫隙產(chǎn)生的自密實(shí)效應(yīng)，保證了鋼渣混合土強(qiáng)度高、膨脹率低的雙控目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。