冶金廢渣在道路工程中的應(yīng)用

王子涵， 牛 哲， 周子玥， 趙永利

（1.東南大學(xué)交通學(xué)院，江蘇 南京 210096； 2.廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060）

1 概 述

金屬冶煉生產(chǎn)期間，會(huì)產(chǎn)生各類工業(yè)固體廢棄物，例如廢渣、粉末、碎屑等，稱為冶金廢渣。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2022 年，中國(guó)的鋼材產(chǎn)量13.4 億噸。1 噸生鐵在冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生0.3~0.9 噸的高爐礦渣；1 噸鋼在冶煉過程中能產(chǎn)生至多0.3 噸鋼渣；1 噸鋁則能產(chǎn)生0.6~2 噸的赤泥［1］。此外，中國(guó)在金屬冶煉過程中每年還會(huì)產(chǎn)生大量的銅渣、鉛渣、鋅渣、鎳渣等冶金廢渣， “十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃中提出到2025 年，冶煉渣（不含赤泥）的綜合利用率要達(dá)到73%。

冶金廢渣可分為兩大類：一類是具有一定活性的；另一類是活性較低或不具備活性的，其使用方式也不同。研究發(fā)現(xiàn)，部分冶金廢渣例如礦渣、脫硫灰渣等冶金廢渣具有潛在的膠凝活性，與土壤混合后可以形成膠凝物質(zhì)，起到膠結(jié)土粒，提高土體整體性和抗壓強(qiáng)度的作用。各國(guó)多將此類工業(yè)固廢用于改良土中，代替成本較高的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料［2-3］。例如脫硫灰中的消石灰與粉煤灰加水后會(huì)發(fā)生類水泥的膠凝性水化硅酸鈣從而提高強(qiáng)度。陳永瑞等［4］就在新疆石河子市建設(shè)了采用脫硫灰作為底基層和換填層材料的試驗(yàn)路，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)周期的增加持續(xù)顯著增強(qiáng)，并且經(jīng)過2 個(gè)冬季1 個(gè)夏季的交通運(yùn)輸負(fù)荷路面并未出現(xiàn)沉降、裂縫等不良現(xiàn)象。更為典型的代表就是礦渣硅酸鹽水泥，高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣，根據(jù)《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》（GB 175—2007），礦渣硅酸鹽水泥中最高可以摻加70%的?；郀t礦渣。

而另一部分的冶金礦渣并不具備活性，經(jīng)過處理后可直接作為路基填料或?yàn)r青混合料和水泥混凝土的集料使用。英國(guó)就在1937 年鋪設(shè)道路時(shí)采用了鋼渣作為瀝青混合料的粗集料；在20 世紀(jì)60 年代末美國(guó)和加拿大兩國(guó)也以鋼渣為粗集料共同鋪設(shè)了試驗(yàn)路。Euroslag［6］的數(shù)據(jù)顯示，在歐洲，2021 年的鋼爐礦渣的產(chǎn)量達(dá)到1680 萬噸，64%的鋼渣被用于道路鋪筑（如圖1 所示），成為了鋼渣最重要的用途。

圖1 歐洲2021 年鋼渣應(yīng)用現(xiàn)狀Fig.1 Status of steel slag application in Europe 2021

日本1979 年開始研究鋼渣在道路中的應(yīng)用技術(shù)，并于1988 年確認(rèn)鋼渣處理后可用于鋪路［6］。考慮到鋼產(chǎn)業(yè)尾渣處置的困難，國(guó)家政府要求地方政府購(gòu)買鋼鐵渣以及其他的附屬產(chǎn)品以及其他廢料，以支持日本提升再利用率的計(jì)劃。與此同時(shí)，經(jīng)貿(mào)工業(yè)部也支援提升鋼鐵渣的利用率。日本最近的一個(gè)鋼渣項(xiàng)目為將鋼鐵渣存留雨水做阻水路面，在水蒸發(fā)時(shí)降低環(huán)境溫度，從而減輕城市熱島效應(yīng)。早在2007 年，約85%~95%的鋼鐵渣在中央和地方政府的工程項(xiàng)目中就得到了應(yīng)用［7］。據(jù)日本鋼鐵渣協(xié)會(huì)（Nippon Slag Association）統(tǒng)計(jì)［8］，2017 年日本鋼渣基本全部得到了再生利用，應(yīng)用情況如圖2 所示。

中國(guó)大面積鋪筑鋼渣瀝青混凝土路面工程很少，但試驗(yàn)路面很多。尤光輝等［9］在試驗(yàn)路工程應(yīng)用中采用鋼渣SMA-13 鋪筑上面層、鋼渣Sup-25 鋪筑下面層，鋪筑完成以及通車一年后分別對(duì)該試驗(yàn)路和常規(guī)道路表面進(jìn)行滲水、構(gòu)造深度、厚度以及壓實(shí)度檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，并且發(fā)現(xiàn)鋼渣瀝青路面的抗滑性能明顯優(yōu)于常規(guī)瀝青路面，提高了15.9%；其代表彎沉值小于常規(guī)瀝青路面，頂面當(dāng)量回彈模量大于常規(guī)瀝青路面，表明鋼渣瀝青路面具有較好的承載力。

近年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)破碎后的鋼渣具有抗滑耐磨等優(yōu)點(diǎn)并對(duì)鋼渣集料在瀝青路面抗滑磨耗層應(yīng)用展開大量研究。馬永賓等［10］依托高速公路預(yù)養(yǎng)護(hù)工程，對(duì)鋼渣超薄抗滑磨耗層施工進(jìn)行質(zhì)量控制并檢測(cè)鋼渣混合料性能與磨耗層性能，結(jié)果均表明鋼渣的摻入不僅減少施工成本，還使路面具有良好的抗滑性能與平整度，有效修復(fù)了路面車轍，恢復(fù)路面摩擦力。

2 鋼渣在道路工程中的應(yīng)用

2.1 鋼渣的基本性能

鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)的集合體，是煉鋼過程中的副產(chǎn)品，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外煉鋼水平，其產(chǎn)量為粗鋼產(chǎn)量的10%~15%。近5 年來，中國(guó)鋼鐵行業(yè)的鋼渣產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明，目前中國(guó)鋼渣年產(chǎn)量約為1 億噸，累計(jì)存儲(chǔ)量已達(dá)20 億噸［10］，目前中國(guó)的鋼渣綜合利用率仍降低，尚不足40%。根據(jù)煉鋼爐的爐型的不同，鋼渣又可分為平爐渣、吹氧轉(zhuǎn)爐渣（Basic Oxygen Furnace， BOF）和 電 弧 爐 渣（Electric Arc Furnace， EAF）；按排渣的次序分類，有初期渣、中期渣和后期渣。鋼渣的種類不同性質(zhì)各不相同，同種類的鋼渣也會(huì)因鐵礦石的成分、成渣工藝或者堆置條件的微小差異而表現(xiàn)出不同的理化性質(zhì)。表1 是中國(guó)幾個(gè)大型鋼鐵集團(tuán)鋼渣化學(xué)成分比較［11-12］，可以看出鋼渣的主要成分是氧化鈣和氧化硅，因此具有一定的潛在活性；但同時(shí)鋼渣中的游離氧化鈣（f-CaO）含量較高，會(huì)影響其體積穩(wěn)定性。

表1 中國(guó)幾個(gè)大型鋼鐵企業(yè)鋼渣的化學(xué)成分Tab.1 Chemical composition of slag in several large iron and steel enterprises in China

表2 是部分鋼廠鋼渣物理性能指標(biāo)，可以看出，其主要技術(shù)指標(biāo)均可滿足瀝青混合料所需粗集料的要求；特別是鋼渣因其自身致密的晶體結(jié)構(gòu)可具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，其磨光值和磨耗值均遠(yuǎn)小于規(guī)范要求，表明鋼渣具有極強(qiáng)的耐磨性，更適用于高速公路的表面層，以替代供需日益緊張的玄武巖集料。

表2 部分鋼廠鋼渣物理性能指標(biāo)Tab.2 Physical property index of steel slag in some steel mills

同時(shí)多數(shù)鋼渣顆粒形態(tài)良好，細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒含量少，所以較容易形成嵌擠型骨架結(jié)構(gòu)。采用貫入試驗(yàn)對(duì)集料的摩阻力進(jìn)行研究：集料選用單一粒徑4.75~9.5 mm，設(shè)置三組平行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，單一粒徑的貫入試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同貫入深度情況下，鋼渣粗集料的貫入阻力要明顯高于玄武巖，表明其礦料的骨架性能更強(qiáng)，更適用于高溫重載地區(qū)的瀝青路面。

圖3 單一粒徑鋼渣與玄武巖貫入曲線Fig.3 Penetration curves of steel slag and basalt with a single grain size

鋼渣堿度高，比表面積大且多孔，鋼渣中的堿性成分與瀝青酸結(jié)合易形成大量結(jié)構(gòu)瀝青，且瀝青膜厚度較厚，因此鋼渣與瀝青的粘附性能好［14］。但在其冶煉冷卻過程中，易形成較多的孔隙，如圖4 所示，因此會(huì)增加瀝青的使用量。

圖4 鋼渣的結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of steel slag

2.2 鋼渣瀝青混合料路用性能

本文按照常用的AC-13 和SMA-13 兩種級(jí)配，進(jìn)行鋼渣瀝青混合料的設(shè)計(jì)和制備?；旌狭显囼?yàn)中，瀝青均采用SBS 改性瀝青。設(shè)置試驗(yàn)組和對(duì)照組：試驗(yàn)組的粗集料除大于13.2 mm 的集料采用了玄武巖，2.36~13.2 mm 均采用南鋼的鋼渣；對(duì)照組的粗集料采用玄武巖，試驗(yàn)組和對(duì)照組的細(xì)集料均采用石灰?guī)r。經(jīng)配合比設(shè)計(jì)，在AC-13 混合料中，鋼渣的用量占礦料總質(zhì)量的61.7%，在SMA-13 混合料鋼渣的用量占到了礦料總質(zhì)量的77.3%。依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）中T0719 對(duì)鋼渣的AC-13 混合料和SMA-13 混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，用以測(cè)定其高溫穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果如圖5 所示。

圖5 混合料的動(dòng)穩(wěn)定度與60 min 車轍量Fig.5 Dynamic stability and 60 min rutting of mixes

車轍試驗(yàn)表明，相比于玄武巖集料，對(duì)于AC-13級(jí)配，鋼渣瀝青混合料的車轍穩(wěn)定度較低、車轍量較大；但對(duì)于SMA 級(jí)配鋼渣瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度較高。這說明不同級(jí)配的鋼渣混合料鋼渣發(fā)揮的作用差異很大。這主要是用于鋼渣的形狀及表面特性決定的，本文所選用的南鋼鋼渣，雖然表面較粗糙，在嵌擠狀態(tài)下具有較大的內(nèi)摩阻力，但由于其經(jīng)過棒磨機(jī)破碎后，形狀偏圓潤(rùn)，如圖6 所示。在懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的AC-13 混合料中，由于鋼渣呈懸浮狀態(tài)，鋼渣與鋼渣不接觸，因此其表面粗糙的特性表現(xiàn)不充分，反而受其顆粒形狀的影響，導(dǎo)致其骨架的穩(wěn)定性下降。而在骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的SMA-13 混合料中，由于鋼渣與鋼渣緊密嵌擠，因此其粗糙的表面提高了其內(nèi)摩阻力，因此其高溫穩(wěn)定性表現(xiàn)得比玄武巖更好。

圖6 棒磨機(jī)破碎后鋼渣的形狀Fig.6 Shape of steel slag after rod mill crushing

本文按照45 cm×40 cm×5 cm 的規(guī)格成型試件板，通過加速磨耗打磨儀對(duì)瀝青混合料進(jìn)行磨耗（如圖7 所示）。加速磨耗儀的荷載配重設(shè)置為130 kg，以模擬0.7 MPa 的標(biāo)準(zhǔn)胎壓，轉(zhuǎn)速為720 r/h。加速磨耗儀磨耗4 h 后，使用動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測(cè)試儀，按照J(rèn)TG E60—2008《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》T0968 的方法，測(cè)試潮濕狀態(tài)，60 km/h 的模擬車速下不同級(jí)配、不同集料類型瀝青混合料的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)DF60。接著按照J(rèn)TG E60—2008《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》T0961 和T0964 的方法測(cè)算不同混合料的構(gòu)造深度TD（mm）和20 ℃的擺值BPN20，結(jié)果如表3 所示。可以看出，在各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)下，鋼渣瀝青混合料的抗磨耗和抗滑性能均優(yōu)于玄武巖，表明將鋼渣替代玄武巖用于高速公路的表面層具有非常好的前景。

表3 各種瀝青混合料的抗滑性能Tab.3 Slip resistance of various asphalt mixtures

由于鋼渣中含有較多的f-CaO，易產(chǎn)生后期膨脹，導(dǎo)致路面病害，因此現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)于鋼渣的使用，要求必須進(jìn)行膨脹性測(cè)試，浸水膨脹率不大于2%。

“慕課”是一種全新的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)模式，它不受時(shí)間和地點(diǎn)的局限，不論何時(shí)何地教授者與被教授者都可通過某一個(gè)共同話題聯(lián)系起來，并進(jìn)行互動(dòng)、探討等。應(yīng)用型民辦本科高校要想在不影響教學(xué)任務(wù)的情況下將青年教師培養(yǎng)成“雙師型”教師，就必須通過“慕課”的形式對(duì)青年教師進(jìn)行培訓(xùn)，這是最行之有效的。同時(shí)，應(yīng)用型民辦本科高校還應(yīng)借助網(wǎng)絡(luò)資源讓具有豐富經(jīng)驗(yàn)的老教師與青年教師通過“慕課”進(jìn)行探討，這對(duì)“雙師型”教師隊(duì)伍的建設(shè)來說是很有幫助的。

為更精確地對(duì)鋼渣瀝青混合料的浸水膨脹進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)行如圖8 所示的小梁的浸水膨脹試驗(yàn)。成型AC-13 級(jí)配鋼渣瀝青混合料和對(duì)照組玄武巖瀝青混合料的小梁試件，每種混合料成型18 個(gè)平行試件，其中12 個(gè)進(jìn)行浸水，6 個(gè)備用。使用精確度為0.01 mm 的外徑千分尺測(cè)量跨徑方向的長(zhǎng)度變化。小梁在室溫的水浴中自由膨脹。整個(gè)測(cè)量過程持續(xù)25 d，得到小梁的膨脹率如圖9 所示。

圖8 小梁的浸水膨脹試驗(yàn)Fig.8 Experiments on water swelling of small beams by immersion

圖9 小梁的膨脹率Fig.9 Expansion of trabeculae

小梁的自由膨脹試驗(yàn)表明，鋼渣混合料小梁跨度方向的自由膨脹率反而小于對(duì)照組玄武巖混合料，25 d 內(nèi)的膨脹率最大值僅有0.06%。其原因與南鋼采用的鋼渣熱悶工藝有關(guān)，通過熱悶可以促進(jìn)f-CaO 的消解，大幅度減少鋼渣的后期膨脹。

綜合對(duì)比鋼渣瀝青混合料和玄武巖瀝青混合料的性能可以看出，鋼渣具備替代部分玄武巖的潛質(zhì)，并且在耐磨性等方面還表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 脫硫灰在道路工程中的應(yīng)用

3.1 脫硫灰的基本性能

脫硫灰是鋼廠燃煤過程中，為減少煙氣中的硫含量，利用CaCO3/Ca（OH）2漿液為脫硫劑吸收煙氣中的SO2，而產(chǎn)生的一種工業(yè)副產(chǎn)物［15］。煙氣脫硫技術(shù)可以分為濕法脫硫、半干法脫硫和干法脫硫三大類脫硫工藝，其中干法脫硫是煙氣脫硫的主流工藝，干法脫硫灰的成分及性質(zhì)受煤種、脫硫劑和工況等影響有所不同［16］。不同來源干法脫硫灰礦物組成如表4 所示［17］。此類方法的脫硫副產(chǎn)物主要是燒結(jié)煙氣與脫硫劑反應(yīng)后經(jīng)旋風(fēng)分離器或袋式除塵器分離后產(chǎn)生的顆?；旌衔铮窗敫煞Y(jié)煙氣脫硫灰（以下簡(jiǎn)稱脫硫灰），與電廠燃煤脫硫灰渣相比，其化學(xué)成分中亞硫酸鈣、氧化鈣的比重更高，成分易隨時(shí)間及環(huán)境的改變而發(fā)生變化，如亞硫酸鈣熱分解后會(huì)再度釋放二氧化硫，造成二次污染，部分脫硫副產(chǎn)物還含有重金屬等有害成分，是需要慎重處理的污染物［18-19］。

表4 典型不同來源干法脫硫灰的主要礦物組成Tab.4 Major mineral composition of typical dry FGD ash from different sources

根據(jù)目前對(duì)于脫硫灰理化特性的研究成果，燒結(jié)煙氣脫硫灰的主要元素為Ca 和S，屬于高鈣、高硫脫硫灰，可以提供大量的鈣離子和硫酸根離子，具有潛在的膠凝性能，與常用的膠凝材料如石灰、石膏等有相似的物理及化學(xué)特性，且脫硫灰的微觀形貌多呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)松散的特性，具有一定的吸水能力，適宜處理高含水率土體。

陳袁魁等［20］驗(yàn)證了燃煤脫硫渣作硅酸鹽水泥鈣質(zhì)原料配料的可行性，發(fā)現(xiàn)適量脫硫灰渣具有礦化作用，能改善生料易燒性，促進(jìn)C3S 礦物的形成完善。蘇達(dá)根等［21］驗(yàn)證了燒結(jié)煙氣脫硫灰作為生產(chǎn)水泥熟料的原材料的可行性，其成分中的SiO2和Al2O3與水泥的原材料成分相似，同時(shí)所含有的CaSO4可以促進(jìn)水泥熟料的早強(qiáng)。尹元坤等［22］指出預(yù)處理的脫硫灰表現(xiàn)出良好的體積安定性，結(jié)果表明試件28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到5.98 MPa，說明了脫硫灰替代傳統(tǒng)路面基層材料的可行性。陳永瑞等［4］也認(rèn)為干法脫硫灰用作路基材料是可行的，通過系列室內(nèi)試驗(yàn)， 并且采用脫硫灰作為底基層和換填層材料建設(shè)了脫硫灰瀝青混凝土示范工程道路。

本文采用南京梅鋼“臭氧氧化+循環(huán)流化床”協(xié)同脫硫脫硝系統(tǒng)中所收集的脫硫灰，選取不同吸收塔所收集的樣品編為D1，D2 及D3 進(jìn)行主要化學(xué)元素及化合物含量的分析，結(jié)果如表5-6 所示，可以看出其主要成分為氧化鈣和氧化硫。

表5 脫硫灰元素組成Tab.5 Elemental composition of desulfurized ash

表6 脫硫灰氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab.6 Desulfurization ash oxide mass fraction

為定量研究脫硫灰的自硬性強(qiáng)度，本文采用脫硫灰膠砂強(qiáng)度評(píng)價(jià)其自硬性水平。如表7 所示。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，部分試件在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)生過程中發(fā)生軟化變形，甚至斷裂損壞?；诖诵再|(zhì)，為定量研究不同水灰比的脫硫灰膠砂硬化體強(qiáng)度，參考石膏干強(qiáng)度的試驗(yàn)方法［23］，本試驗(yàn)在脫硫灰膠砂試件養(yǎng)生齡期達(dá)到14 d 時(shí)，放入40 ℃的烘箱中烘至恒重，測(cè)定其干強(qiáng)度。所測(cè)的脫硫灰膠砂干強(qiáng)度參數(shù)是在脫硫灰膠砂干燥狀態(tài)，其烘干抗折強(qiáng)度最高僅可達(dá)到0.17 MPa，性能較差，抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)到0.85 MPa，無法滿足建筑石膏的力學(xué)性能要求。

表7 脫硫灰膠砂抗折抗壓強(qiáng)度Tab.7 Flexural and compressive strength of desulfurization ash mortar

3.2 石灰脫硫灰穩(wěn)定土性能研究

為了實(shí)現(xiàn)脫硫灰在道路中的大規(guī)模應(yīng)用，本文將脫硫灰添加進(jìn)石灰穩(wěn)定土中，具體配比如表8所示。

表8 石灰脫硫灰穩(wěn)定土配合比方案Tab.8 Lime desulphurization ash stabilized soil proportioning scheme

利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)不同配比試件的不同齡期強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試， 結(jié)果如圖10 所示?？梢钥闯觯摿蚧业募尤雽?duì)石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響較大。從圖11 可以看出，當(dāng)脫硫灰的摻量在5%~10%時(shí)，試件的強(qiáng)度提高幅度明顯，特別是后期強(qiáng)度提高幅度較大，其28 d 和60 d 強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度可達(dá)40%~50%，這大大提高了石灰穩(wěn)定土的性能。但隨著脫硫灰摻量的增加，強(qiáng)度反而出現(xiàn)了明顯的下降，這主要是與脫硫灰的膨脹特性有關(guān)。

圖10 石灰脫硫灰穩(wěn)定土強(qiáng)度隨齡期變化趨勢(shì)

圖11 脫硫灰對(duì)石灰土強(qiáng)度的影響Fig.11 Effect of desulfurization ash on the strength of limestone soils

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，脫硫灰在石灰穩(wěn)定土基層中具有良好的使用前景，可用于低等級(jí)公路的建設(shè)。

4 鋰渣在道路工程中的應(yīng)用

4.1 鋰渣的基本性能

鋰是電動(dòng)汽車電池的重要原料，鋰在提煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的鋰渣。中國(guó)是世界上鋰輝石精礦儲(chǔ)量最大的國(guó)家，鋰渣多產(chǎn)自新疆、四川以及江西等地，不同地區(qū)所產(chǎn)的鋰渣，特性存在較大差別。表9是各地鋰渣的化學(xué)成分及燒失量［24-28］。從表9 可以看出，鋰渣的主要成分為硅鋁酸鹽，具有潛在的火山灰活性。

表9 國(guó)內(nèi)典型鋰渣主要化學(xué)成分及燒失量Tab.9 Typical domestic lithium slag main chemical composition and burnt loss amount

4.2 鋰渣制備地聚物研究

鋰渣中含有無定形SiO2和Al2O3，具有火山灰活性。研究表明水玻璃和NaOH 對(duì)鋰渣堿激發(fā)效果較好，本文對(duì)鋰渣進(jìn)行NaOH 堿激發(fā)地聚物試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，在0.4 水灰比情況下，8%NaOH 摻量鋰渣地聚物7 d 抗壓抗折強(qiáng)度最高，如圖12 所示。因此具有將鋰渣作為道路路基、底基層等工程材料的可行性。目前對(duì)于鋰渣的研究尚不深入，對(duì)于其活性的激發(fā)及與其他膠凝材料的復(fù)合使用尚需進(jìn)行細(xì)致的研究；同時(shí)鋰渣在使用過程中，易產(chǎn)生重金屬析出，產(chǎn)生二次環(huán)境污染，這也是鋰渣再利用中需要加以重視的。

圖12 不同NaOH 摻量下鋰渣地聚物7 d 強(qiáng)度Fig.12 7 d strength of geopolymer with different NaOH dosage

5 結(jié) 語(yǔ)

本文通過室內(nèi)試驗(yàn)，分析了鋼渣、脫硫灰、鋰渣等冶金廢渣作為原材料摻入道路基層、瀝青面層中的可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1） 鋼渣具有突出的耐磨性，可在很大程度上替代日益緊張的玄武巖集料，用于道路的表面層；利用鋼渣替代玄武巖，不僅可以保證其高溫穩(wěn)定性，還可以顯著提高其耐磨性能。

（2） 鋼渣的膨脹性與其生產(chǎn)工藝有密切關(guān)系，通過熱悶等工藝可以大幅度消除f-CaO 的影響，保障鋼渣瀝青混凝土的膨脹性能滿足要求。

（3） 脫硫灰雖然活性不高，且膨脹性較大，但其對(duì)石灰穩(wěn)定土具有顯著的增強(qiáng)效果，可用于低等級(jí)道路的建設(shè)。

（4） 對(duì)于新近出現(xiàn)的鋰渣，系統(tǒng)化研究尚不多，但室內(nèi)試驗(yàn)已證明其具有潛在活性，可作為地聚物等膠結(jié)料的原材料。