鍶渣混凝土在農(nóng)村公路中的應(yīng)用

曹學(xué)寧 楊武江

農(nóng)村公路是國(guó)家綜合交通網(wǎng)的重要組成部分，是我國(guó)公路網(wǎng)的基礎(chǔ)，是完成干線公路運(yùn)輸集散的“毛細(xì)血管”和實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)聯(lián)系的紐帶，也是鄉(xiāng)村間物資交流的重要通道。加快農(nóng)村公路建設(shè)是推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容，是增加農(nóng)民收入的有效途徑，是擴(kuò)大國(guó)內(nèi)需求、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要措施，是構(gòu)建便捷、通暢、高效、安全的交通運(yùn)輸體系的重要組成部分。然而我國(guó)西部地區(qū)農(nóng)村公路的建設(shè)仍經(jīng)常面臨資金緊缺、當(dāng)?shù)刂凡牧蠁我?、施工機(jī)械化程度低、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)欠缺等問(wèn)題。因此，充分開(kāi)發(fā)利用工業(yè)廢材、廢渣來(lái)進(jìn)行農(nóng)村公路建設(shè)可以大大降低農(nóng)村公路造價(jià)，具有良好推廣前景。

鍶鹽廢渣是碳酸鍶生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，主要成分是CaO，SiO2，SO3等，是一種色淺、質(zhì)輕松、有一定活性的堿性水淬渣，可制作成水泥鍶渣混凝土用于農(nóng)村公路建設(shè)[1-3]。

1 原材料性能

1)水泥。選用普通P.O32.5號(hào)水泥。

2)集料。集料分為粗骨料和細(xì)集料，粗骨料采用破碎的石灰?guī)r碎石，經(jīng)檢測(cè)，壓碎值為22.6%，篩分結(jié)果如表1所示，技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表2;細(xì)集料采用鍶渣，鍶渣是一種經(jīng)過(guò)高溫煅燒的水淬渣，具有一定的級(jí)配，顆粒呈灰黑或灰黃色，質(zhì)輕，絕大部分能通過(guò)4.75 mm方孔篩。其密度為2.75 g/cm3;自然堆積密度為 1.15 g/cm3;燒失量為3%～13%;壓碎值為59.4%。對(duì)自然風(fēng)干的原狀鍶渣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，篩分結(jié)果如表3所示。

表1 碎石篩分結(jié)果

表2 碎石主要性能指標(biāo)

表3 鍶渣篩分結(jié)果

2 鍶渣混凝土配合比設(shè)計(jì)

推薦級(jí)配為:8%水泥，渣率33%，規(guī)范中值級(jí)配，13%用水量。

按照推薦的級(jí)配進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，并與現(xiàn)有級(jí)配進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 強(qiáng)度對(duì)比表

從表4可以看出，推薦級(jí)配的強(qiáng)度較低，但因農(nóng)村公路交通量小、重載車輛較少，因此不能用等級(jí)公路的設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)要求農(nóng)村公路的強(qiáng)度指標(biāo)，路面強(qiáng)度不是西部地區(qū)農(nóng)村公路質(zhì)量等級(jí)最主要的衡量指標(biāo)。

由以上結(jié)果可知:1)推薦級(jí)配強(qiáng)度結(jié)果比現(xiàn)有級(jí)配28 d抗壓強(qiáng)度提高22.7%、抗折強(qiáng)度提高12.5%。2)與貧混凝土相比，推薦級(jí)配28 d抗壓強(qiáng)度低25%，抗折強(qiáng)度低5.6%。3)28 d彎拉強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度的20.5%(一般混凝土為 10%～14%)，“折壓比”比普通混凝土的“折壓比”高。4)隨著水泥用量的增加，強(qiáng)度增大，但是過(guò)多的水泥摻量會(huì)造成混凝土干縮嚴(yán)重，使路面產(chǎn)生早期開(kāi)裂[5]。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路各種因素，確定水泥用量為8%。

3 鍶渣混凝土路面施工及質(zhì)量控制

3.1 現(xiàn)場(chǎng)施工

水泥鍶渣混凝土面層混合料由強(qiáng)制拌合機(jī)拌和，人工攤鋪，輔助配備一些小型機(jī)具(插入式振搗器、平板振動(dòng)器等)進(jìn)行面層施工。施工工序見(jiàn)圖1。

1)準(zhǔn)備下承層。根據(jù)原路段的情況，對(duì)老路基進(jìn)行處理，處理的方式為用手?jǐn)[片石進(jìn)行處理，對(duì)寬度不達(dá)標(biāo)的部位拓寬，手?jǐn)[片石擺好后用較細(xì)的材料作為嵌縫料，嵌縫料可以用碎石也可以用鍶渣，經(jīng)過(guò)碾壓成型后即可進(jìn)行水泥鍶渣碎石基層的施工。

2)混合料運(yùn)輸?；旌狭系倪\(yùn)輸，要保證現(xiàn)場(chǎng)有足夠的攤鋪時(shí)間。根據(jù)施工溫度的不同，最長(zhǎng)運(yùn)輸時(shí)間可參考相關(guān)的規(guī)定。在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)盡量避免拌合物的污染和離析。自卸車的車廂應(yīng)清洗干凈，并灑水潤(rùn)濕。運(yùn)輸過(guò)程中，盡量勻速行駛，保持平穩(wěn)，減少顛簸。夏季高溫、大風(fēng)、雨天和冬季施工，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)對(duì)拌合物進(jìn)行遮蓋。高溫季節(jié)施工時(shí)，可對(duì)砂石料堆加蓋遮陽(yáng)篷，氣溫高于30℃時(shí)，宜避開(kāi)中午時(shí)間，選擇在早上、傍晚或夜間施工。

3)混合料攤鋪。攤混合料前，應(yīng)做好檢查準(zhǔn)備工作:確認(rèn)模板的位置、高程、潤(rùn)滑、支撐穩(wěn)固等情況符合要求;模板底面與基層之間密實(shí)無(wú)縫隙;基層表面平整、干凈，如有破損應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，攤鋪前清掃干凈并灑水潤(rùn)濕。

4)振搗。拌合物攤鋪均勻后，夏天施工且由于運(yùn)距較遠(yuǎn)拌合物水分蒸發(fā)，如果含水量不足，應(yīng)補(bǔ)充灑水，且使水分在混合料中分布均勻以方便提漿。采用插入式振搗棒、平板振動(dòng)器配合進(jìn)行振搗成型。

5)提漿和抹面。振實(shí)作業(yè)完成后，進(jìn)行整平工作。首先在表面灑少量水后使用滾筒提漿整平。整平時(shí)，先橫向再縱向滾動(dòng)，第一遍應(yīng)短距離緩慢一進(jìn)一退拖滾或推滾，以后應(yīng)較長(zhǎng)距離勻速拖滾2遍，并將水泥漿始終趕在滾杠前方。因水灰比過(guò)大泌水而產(chǎn)生的過(guò)稀多余水泥漿宜鏟除，也可等稀水泥漿水分蒸發(fā)到適宜拖滾時(shí)，再進(jìn)行拖滾。

6)抗滑構(gòu)造施工。等澆筑好的路面水分蒸發(fā)時(shí)即可進(jìn)行抗滑構(gòu)造施工。用抹刀進(jìn)行一次人工整平，之后用掃帚進(jìn)行抗滑構(gòu)造施工。掌握掃帚拖毛的最佳時(shí)機(jī)，避免過(guò)早拖毛導(dǎo)致細(xì)集料上浮，拉毛時(shí)，拉紋器靠住模板，順橫坡方向進(jìn)行，一次進(jìn)行，中途不得停留或分兩次，這樣拉毛紋理順暢美觀且形式溝通的溝槽利于排水;或者用寬約4.5 m的布匹，兩人于道路兩側(cè)平行拉動(dòng)，以形成規(guī)則的表面構(gòu)造。

7)路面養(yǎng)生。整平飾面完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)生。常用的養(yǎng)生方法包括濕法養(yǎng)生、塑料薄膜養(yǎng)生和噴灑養(yǎng)生劑養(yǎng)生。水泥鍶渣混凝土吸水性較強(qiáng)，不宜采用圍水養(yǎng)生方式，可采用濕法養(yǎng)生，在混凝土表面覆蓋保溫養(yǎng)生膜、土工氈、土工布、麻袋、草袋或草簾等。

3.2 施工控制要點(diǎn)

1)按要求規(guī)定驗(yàn)收水泥、鍶渣及碎石，并測(cè)定其含水量，以調(diào)整用水量;測(cè)定施工前后場(chǎng)坍落度損失。

2)攤鋪混凝土前，應(yīng)檢查基層的平整度和路拱橫坡;檢查模板位置和高程。

3)冬季和夏季施工時(shí)，應(yīng)測(cè)定混凝土拌和及攤鋪時(shí)的溫度。

4)現(xiàn)場(chǎng)集料的含水量是經(jīng)常變化的，必須經(jīng)常抽檢測(cè)定，以準(zhǔn)確確定施工配合比。

4 結(jié)語(yǔ)

鍶鹽廢渣是一種具備氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料特征的色淺、質(zhì)輕松、活性較高的堿性水淬渣，可視為一種膠結(jié)能力較弱的無(wú)機(jī)結(jié)合料，而且其具有良好的顆粒級(jí)配，是一種可以安全、有效應(yīng)用于道路面層、基層、底基層的材料。鍶渣混凝土面層與普通混凝土相比具有較好的收縮性，應(yīng)用其修筑的混凝土面層不需要設(shè)置伸縮縫，大大節(jié)省了筑路成本。鍶渣是一種工業(yè)固體廢棄物，采用鍶渣修建農(nóng)村公路，不但可以解決鍶渣堆放占地和污染問(wèn)題，而且可以降低農(nóng)村公路造價(jià)，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

[1] 張維全，張祖棠.鍶礦廢料的道路材料特性初探[J].公路，2005(9):160-163.

[2] 張祖棠，張維全.鍶礦廢料混合料作為公路路面基層混合料形式的研究[A].重慶交通大學(xué)55周年校慶論文專輯[C].2007:79-84.

[3] 韋廣林.水泥鍶渣穩(wěn)定碎石混合料路用性能研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009(3):10.

[4] 張明功，朱洪洲.鍶渣道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素正交分析[J].中外公路，2009(3):21-23.

[5] 沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面[M].北京:人民交通出版社，1998.