高炉矿渣稳定基层可行性研究

摘要:本实验选用不同掺量的高炉矿渣微粉与水泥石灰进行复配来稳定含盐率较低的素土,并测定其无侧限抗压强度,在此基础上探讨了该种添加料的施工工艺。

关键词:高炉矿渣微粉 固化剂 无侧限抗压强度 机理

高炉矿渣是高炉炼铁过程中铁矿石中SiO2、Al2O3等杂质与石灰熔化合而成的,以硅酸钙、铝酸钙为主要成分的熔融物,经水淬而急冷处理后形成的粒状活性材料。其主要成分为CaO、SiO2、Al2O3、MgO和Fe2O3等氧化物,还常常含有一些硫化物。

矿渣微粉作为水泥中的混合材已经做了大量的试验研究,试验表明:矿渣微粉掺量可提高15-25%以上,既节省了资源,也降低了生产成本;同时表明水泥的水化升温不显著,这样有利于水泥早期强度,试验还表明,参加了矿渣的水泥混凝土的凝结时间变长,混凝土的强度,耐磨性和耐久性都有所增强。

1、试验方案及材料

1.1 试验方案

根据以前的试验,本试验用粉煤灰、生石灰粉、矿渣微粉、水泥和碳酸纳等材料进行复配,对各个配比测定3天、7天和28天无侧限抗压强度,并分析了强度随龄期的变化及矿渣微粉掺量变化对强度的影响。

1.2 原材料的品质

1) 试验用土

试验试件制备用土采用的是某平原地区含盐量较低的粉土,其基本指标如表1。2) 粉煤灰

粉煤灰采用华北某电厂湿排灰,主要化学成分如表2 ,属于低钙粉煤灰。

3) 生石灰

采用生石灰块,经粉碎、磨细、过5mm圆孔筛后用塑料袋密封包好备用。其化学性质如表3。

4)矿渣微粉

2、试验方法

2.1 无侧限抗压强度

试验根据《公路土工试验规程》(JTJ051-93)和《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)的有关规定进行。采用静力压实法制备试件。试件尺寸为:直径×高=50mm×50mm试件成型并编号后,立即用塑料薄膜包裹放入养生室,以防止水分的蒸发,养生室要控制温度为20℃,相对湿度大于94%。试件养生时间为3d、7d及28d,在养生期的最后一天,先将养生试的件浸泡水中,水面应超过试件顶面约2.5。浸泡12h,测试无侧限抗压强度时将试件从水中取出,擦去试件表面水分,然后放在万能试验机上进行无侧限抗压强度。试验仪上使用1mm/min的速率进行抗压试验。

3、试验结果与分析

将养生至3天、7天和28天,饱水后进行无侧限抗压强度试验,其实验结果如表5所示:

由表5可看出:当不改变粉煤灰、石灰及激发剂碳酸钠掺量的条件下,改良土的强度随着水泥含量的增加而增加,随着矿渣微粉掺量的增加而增加。这些组合都表现出很好的早强效果,其主要是由于添加激发剂碳酸钠的原因,并且其稳定土的后期强度增长也加快。在含有激发剂的条件下,促进水泥水化及火山灰反应,生成水化产物,将土颗粒胶结在一起,增强土体的密实性,提高土体的强度。

3.1 矿渣微粉对强度的影响

选取粉煤灰为12%掺量,矿渣微粉的掺量对强度的影响(其他材料掺量不变)。如图2所示。

由图1所示:固化土的强度随着矿渣微粉掺量(小掺量下)的增加而增加,随着龄期的增长,矿渣微粉稳定土试件的强度也逐渐增长,这说明了火山灰反应持续的进行,并持续的生成火山灰产物,填充于土颗粒之间,增强土体强度。

4、试验路铺筑

本试验路以前面的室内试验为依据,其中有的配比根据当地实际情况做了小小的变动。通过对一般处理方法和所研制的固化剂在工程实际中的对比试验,来检验所研制固化剂的应用价值。施工的流程见图2所示。

碾压成型的稳定土层抗变形能力较低,在环境温度和湿度发生变化后宜干缩开裂。另外稳定土在强度形成过程中也需要适当的湿度以满足化学反应时对水分的需求。因此,成型后的灰土表面必须及时洒水养生,以保持表面湿润为原则,养护期一般需7天。同时,严禁车辆行驶。

5、结论

本试验所有的配比都可以满足基层及底基层稳定土的施工规范的要求,而且强度比较高,在实际应用中要根据当地的材料来源和土质条件来适当的调整配比。

矿渣微粉的作用很明显,对固化土的早期强度很大的贡献,同时是有利于延长水泥的凝结时间,给施工带来方便。

参考文献

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