高爐礦渣穩(wěn)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(wěn)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(jié)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(jù)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(qū)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(jù)《公路土工試驗規(guī)程》(JTJ051-93)和《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTJ057-94)的有關規(guī)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(yǎng)生室，以防止水分的蒸發(fā)，養(yǎng)生室要控制溫度為20℃，相對濕度大于94%。試件養(yǎng)生時間為3d、7d及28d，在養(yǎng)生期的最后一天，先將養(yǎng)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(yǎng)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(fā)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(xiàn)出很好的早強效果，其主要是由于添加激發(fā)劑碳酸鈉的原因，并且其穩(wěn)定土的后期強度增長也加快。在含有激發(fā)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(wěn)定土試件的強度也逐漸增長，這說明了火山灰反應持續(xù)的進行，并持續(xù)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(jù)，其中有的配比根據(jù)當?shù)貙嶋H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(wěn)定土層抗變形能力較低，在環(huán)境溫度和濕度發(fā)生變化后宜干縮開裂。另外穩(wěn)定土在強度形成過程中也需要適當?shù)臐穸纫詽M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(yǎng)生，以保持表面濕潤為原則，養(yǎng)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(wěn)定土的施工規(guī)范的要求，而且強度比較高，在實際應用中要根據(jù)當?shù)氐牟牧蟻碓春屯临|條件來適當?shù)恼{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

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