二灰鋼渣基層配合比設(shè)計(jì)

二灰鋼渣基層配合比設(shè)計(jì)靳東輝【期刊名稱】《《交通世界(建養(yǎng)機(jī)械)》》【年(卷)，期】2010(000)008【總頁數(shù)】3頁(P162-164)【作者】靳東輝【作者單位】唐山市豐南區(qū)交通局【正文語種】中文本項(xiàng)目從鋼渣本身的活性、膨脹性考慮，充分利用鋼渣與結(jié)合料之間的相互作用及化學(xué)反應(yīng)抑制其膨脹破壞作用。將鋼渣作為路用基層集料，針對(duì)鋼渣的處理情況，提出三種處理方式。新鋼渣配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)對(duì)于這種鋼渣，不穩(wěn)定成分在10%~20%之間，二灰鋼渣按照殘留空隙率15%~25%進(jìn)行設(shè)計(jì)。配比方案為：水泥一粉煤灰一鋼渣、粉煤灰一鋼渣。粉煤灰摻入量在40%左右，保證后期強(qiáng)度，同時(shí)粉煤灰具有抑制膨脹的作用。水泥加入量在3%~5%，石膏的摻入量為1%~2%，保證二灰鋼渣的早期強(qiáng)度。具體配合比見表1、2。鋼渣本身含有一定數(shù)量的水泥熟料礦物C3S、CzS和少量C3A、C4AF,具有一定的水硬活性，鋼渣首先與水發(fā)生水化水解反應(yīng)，生成具有膠凝性的水化產(chǎn)物C-S-H和Ca(OH)2、水化鋁酸等，無需石灰的參與即給混合料溶液提供了持續(xù)的堿性環(huán)境。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，粉煤灰會(huì)和鋼渣的水化產(chǎn)物Ca(OH)2，進(jìn)行火山反應(yīng)，產(chǎn)生水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物，隨著反應(yīng)的持續(xù)發(fā)展，這些水化產(chǎn)物逐漸穿插成為一個(gè)整體，從而使得粉煤灰鋼渣混合料具有較高的強(qiáng)度。外摻材料的作用蛭石。主要由片麻巖組成的保溫材料，因?yàn)槭瞧瑺罱Y(jié)構(gòu)，具有很好的彈性，且價(jià)錢便宜(蛭石的造價(jià)大約每方30元/m3)，容易得到?？砂翠撛傎|(zhì)量的1%~2%摻入，加入蛭石后，當(dāng)二灰鋼渣體積膨脹時(shí)，由于擠壓的作用蛭石體積縮小，當(dāng)應(yīng)力失去時(shí)蛭石又會(huì)恢復(fù)原來的形狀。磷石膏?？砂炊忆撛傎|(zhì)量的1%~1.5%摻入(外摻)。常見的石膏激發(fā)劑有二水石膏(CaSO4?2H2O)、半水石膏(CaSO4?1/2H2O)和無水石膏(CaSO4)，當(dāng)用石膏作激發(fā)劑時(shí)，鋼渣水泥的水化產(chǎn)物主要是水化硅酸鈣和鈣磯石，但數(shù)量不多，如果再加入少量熟料，則可提高溶液中Ca(OH)2的濃度，生成較多的水化硅酸鈣和鈣磯石，當(dāng)石膏消耗完以后，則鈣磯石向單硫型水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化，反應(yīng)式主要有3CaO?AI2O3?6H2O+3CaSO4+25H2O=3CaO?AI2O3?3CaSO4?31H2O(鈣磯石)。在混合料系統(tǒng)中，鋼渣水化產(chǎn)生的水化硅酸鈣以及鋼渣中的少量的鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣會(huì)和石膏、水反應(yīng)，生成三硫型水化硫鋁酸鈣(AFt)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，粉煤灰會(huì)和鋼渣的水化產(chǎn)生的Ca(OH)2進(jìn)行火山灰反應(yīng)，產(chǎn)生水化硅酸鈣，在石膏的參與和激發(fā)下，也生成了大量的水化硫鋁酸鈣，提供了反應(yīng)的持續(xù)發(fā)展，這些水化產(chǎn)物之間相互連接和穿插，形成了比較緊密的結(jié)構(gòu)連接，使混合料具有很好的強(qiáng)度和整體性，顯著提高了混合料的強(qiáng)度。表11~3月新鋼渣配合比設(shè)計(jì)水泥：粉煤灰：鋼渣=5:25:70蛭石夕卜摻2%殘留空隙率(%)1525壓實(shí)后的密度(g/cm3)1.99-2.11.99~2.17天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(Mpa)>0.6(后期會(huì)增長(zhǎng))>1.8配比方案粉煤灰一鋼渣一石膏水泥一粉煤灰—鋼渣一蛭石鋼渣粒徑(mm)dmax<50dmax<50材料比例鋼渣：粉煤灰=50:50磷石膏外摻1%~2%表21~6月新鋼渣配合比設(shè)計(jì)配比方案粉煤灰一鋼渣一石膏水泥一粉煤灰一鋼渣一蛭石鋼渣粒徑(mm)dmax<50dmax<50材料比例鋼渣：粉煤灰=60:40石膏外摻1%~2%水泥：粉煤灰：鋼渣=4:26:70蛭石外卜摻2%殘留空隙率(%)1220壓實(shí)后的密度(g/cm3)2.1~2.22.0~2.27天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(Mpa)>0.6(后期會(huì)增長(zhǎng))>1.8表3穩(wěn)定鋼渣配合比設(shè)計(jì)方案配比方案粉煤灰一渣一石膏水泥一粉煤灰一鋼渣—蛭石鋼渣粒徑(mm)dmax<50dmax<50材料比例鋼渣：粗石粉=80:20水泥外摻3%水泥：粉煤灰：(鋼渣+石粉)=3:15:82鋼渣：粗石粉=80:20最佳含水量(%)8.69.6壓實(shí)后的密度(g/cm3)2.352.297天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(Mpa)3.1(室內(nèi)數(shù)據(jù)供參考)3.9(室內(nèi)數(shù)據(jù)供參考)粉煤灰。鋼渣與粉煤灰的比例可以是1:1~2:1。粉煤灰對(duì)鋼渣的膨脹起到一定的抑制作用。粉煤灰在鋼渣基層中的使用可以明顯抵消鋼渣的膨脹。這主要是由粉煤灰本身的特性決定的。粉煤灰顆粒成球形，表面光滑。當(dāng)有外加應(yīng)力時(shí)，粉煤灰顆粒與顆粒之間會(huì)產(chǎn)生相互滑動(dòng)，形成緊密堆積，填充了以前的空隙。粉煤灰顆粒與顆粒之間結(jié)合力不那么強(qiáng)，且由于這種接觸的無方向性，可以自由滑動(dòng)，從而大大提高了混合料抵抗膨脹變形的能力。向鋼渣中加入粉煤灰等后，能使基層試件體積提早穩(wěn)定，并且使其膨脹率大降低。穩(wěn)定鋼渣配合比設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)鋼渣陳化一年左右，粉細(xì)料多余40%，鋼渣級(jí)配不穩(wěn)定時(shí)，二灰鋼渣配合比設(shè)計(jì)。由于鋼渣級(jí)配不穩(wěn)定，采取加入20%的粗石粉，篩除部分1.2mm以下的鋼渣粉，因?yàn)檫^多的鋼渣粉水化速度慢，影響二灰鋼渣的早期強(qiáng)度。鋼渣粉的作用篩除的1.2mm以下的鋼渣粉可以代替石屑摻入級(jí)配碎石中。在級(jí)配碎石基層施工中用鋼渣粉末代替石屑作為嵌補(bǔ)料。從實(shí)驗(yàn)效果來看，鋼渣粉末比石屑作嵌補(bǔ)料要好的多，其主要原因是利用鋼渣的板體性將松散的碎石顆粒聯(lián)結(jié)成一個(gè)牢固的整體（在施工中，鋼渣粉末要足量，以鋼渣粉末全部蓋住級(jí)配碎石為宜），從而使底基層具有較高的早期強(qiáng)度和抗剪能力，甚至在壓實(shí)后可以立即開方攵交通而不會(huì)遭受破壞。施工工藝施工嚴(yán)格按照《JTJ034—2000公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行施工。不同之處如下：粉煤灰鋼渣或水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣，在攪拌時(shí)可先只攪拌鋼渣，加水時(shí)不要考慮最佳含水量的要求，一般加30%~40%的水，且要晾曬5~6天，因?yàn)檫@樣可以加速鋼渣中的不穩(wěn)定成分快速分解。然后，再加入粉煤灰（水泥）繼續(xù)攪拌，攪拌時(shí)要保證材料均勻一致，材料之間互相接觸，充分化合。施工時(shí)控制含水量為最佳含水量的1.5~2倍，因?yàn)榉勖夯忆撛蛩喾勖夯曳€(wěn)定鋼渣里，粉煤灰和水泥不但要和水反應(yīng)，還要和鋼渣里的活性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，鋼渣里的活性物質(zhì)在粉煤灰、水泥、石膏的激發(fā)下，也會(huì)和水發(fā)生水化反應(yīng)。粉煤灰鋼渣或水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣基層養(yǎng)護(hù)的灑水量要大，尤其是在中午12時(shí)到15時(shí)之間，此時(shí)陽光最充足，蒸發(fā)量也最大，當(dāng)然化學(xué)反應(yīng)速度也最快，所以，在中午以前要一次性把水加足加大，使結(jié)構(gòu)材料充分濕潤(rùn)。攤鋪厚度每層15cm,鏈軌式推土機(jī)排壓，用平地機(jī)找平三遍或人工找平三遍，然后先用8~10t輕碾慢速碾壓達(dá)到初步密實(shí)，再上18~21t重碾或25t的震動(dòng)碾碾壓，直至平整度和密實(shí)度符合要求。同時(shí)，養(yǎng)護(hù)的時(shí)間也要加長(zhǎng)，其它基層材料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為7天，粉煤灰鋼渣或水泥粉煤灰穩(wěn)定鋼渣的養(yǎng)護(hù)時(shí)間要達(dá)到14天，然后再進(jìn)行道路面層施工。攤鋪。（1）攤鋪前應(yīng)將底基層或基層下層適當(dāng)灑水濕潤(rùn)。（2）攤鋪前應(yīng)檢查攤鋪機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)情況，而且每天堅(jiān)持重復(fù)此項(xiàng)工作。（3）攤鋪機(jī)宜連續(xù)攤鋪。如拌和機(jī)生產(chǎn)能力較小，在用攤鋪機(jī)攤鋪混合料時(shí)，應(yīng)采用最低速度攤鋪，禁止攤鋪機(jī)停機(jī)待料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，攤鋪機(jī)的攤鋪速度一般宜在1m/min左右。（4）基層混合料攤鋪應(yīng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，一前一后應(yīng)保證速度一致、攤鋪厚度一致、松鋪系數(shù)一致、路拱坡度一致、攤鋪平整度一致、振動(dòng)頻率一致等，兩機(jī)攤鋪接縫平整。同時(shí)拼接寬度宜不小于20cm，減少拼縫處的離析。（5）攤鋪機(jī)的螺旋布料器應(yīng)有三分之二埋入混合料中。（6）在攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)專人消除細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別應(yīng)該鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補(bǔ)。碾壓（1）碾壓應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，試驗(yàn)員及時(shí)取樣檢測(cè)壓實(shí)度，直線段由兩側(cè)路肩向中心碾壓，超高段內(nèi)由內(nèi)側(cè)向夕卜側(cè)碾壓。（2）壓路機(jī)要緊跟攤鋪機(jī)，呈梯形逐漸向前推進(jìn)，形成流水作業(yè)?；旌狭辖?jīng)攤鋪機(jī)攤鋪成型后，即可用壓路機(jī)碾壓，碾壓長(zhǎng)度需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定，如果實(shí)測(cè)混合料的含水量高于最佳含水量，且氣溫較低時(shí)右適當(dāng)延長(zhǎng)碾壓長(zhǎng)度，如果混合料已接近最佳含水量且溫度較高蒸發(fā)快時(shí)，應(yīng)縮短碾壓長(zhǎng)度，確保在最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓。（3）嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成