雷 晓 王 琛

(1.平顶山市佳洋路桥有限公司，河南 平顶山 467000；2.平顶山市公路交通勘察设计院，河南 平顶山 467000)

0 概述

(1)研究现状

原有的道路工程中，岩石作为集料的主要原料被大范围运用于路面铺筑的各个方面。但随着我国道路交通网络的扩大。大量的碎砾石等石料被大量的适用，我国为此不得不大量开山劈石。随着经济的迅速发展，开山劈石不但对工程经济方面产生了负面影响，同样也对我国的自然风貌产生了较大的破坏。所以严家汲[1]提出了运用冶金工业中产生的工业废渣作为岩石集料的替代品这一概念。通过对工业废渣进行试验测定表明，工业废渣的密度大于普通集料，力学强度方面优于普通集料。而其他方面的材料特性则均与普通集料相差不多。可以满足在公路工程中运用的性能指标。

同济大学与安阳钢铁合作研究了铁矿渣在公路工程中的具体运用，并取得了极大地研究成果。通过实验表明，安阳钢铁生产的工业废渣不但在公路工程方面满足工程要求，在铁道工程方面也可以广泛运用[2]。

邓学均[3]教授通过理论研究分析了工业废渣在道路工程应用中强度形成的原理、集料级配要求与设计标准方面。系统的研究总结了工业废渣在道路工程运用的理论与标准。

(2)工业废渣主要材料构成

我国现阶段的工业工程主要可以运用与道路工程的工业废渣主要为铁矿矿渣。铁矿渣的主要成分有：长石、二氧化硅、三氧化二铁与部分辉石等矿物质。铁矿渣不能直接运用于道路混合料的拌合与摊铺。工业废渣应经过特定的处理，降低其对环境的危害。固话其物理特性后才可以运用于公路工程中。

1 工业废渣性能分析

1.1 工业废渣的抗冻性能

集料的抗冻特性主要取决于集料在经过一定次数的冻融循环后的力学强度变化、整体弹性模量变化与自身密度变化。通过实验研究表明[4]工业废渣特别是铁矿渣在经过一定的冻融循环后其强度、密度以及弹性模量均有较小程度的下降。但是仍可以满足工程运用要求。

1.2 工业废渣的稳定性要求

通过对工业废渣进行的稳定性研究表明工业废渣特别是铁矿渣在稳定性方面可以满足公路规范中的稳定性要求。

2 工业废渣应用要求

2.1 强度形成机理

工业废渣混合料强度形成的主要原因源自以下两方面原因：

(1)粉煤灰与石灰之间发生火山灰反应，从而形成一定的粘结应力。由于粉煤灰与石灰之间的火山灰反应会产生大量的晶状体。而这些晶状体会产生大量的网系结构。这些网系结构会保证混合料之间有较好的水稳性、强度与弹性模量。

(2)混合料中各个集料之间由于相互挤压嵌固而产生的一系列内摩擦力。由于相互挤压嵌固产生了极大的内摩擦力，混合料拥有了较好的抵抗变形的能力。

2.2 稳定性应用要求

混合料的稳定性主要取决于混合料的水稳性与抗冲刷性。如果混合料的稳定性不能满足规范要求，在排水性能较差的路段，会逐渐产生唧泥现象。从而导致路面板脱空形成集中应力，影响公路的正常使用。

2.2.1 水稳性要求

混合料水稳性的测定主要参考其软化系数。通过对泡水前后混合料的度对比，我们可以得到混合料的软化系数。软乎系数越高，水稳性能越好。通过长期工程经验与实验研究我们可以得到二灰铁矿渣稳定土的软化系数均可以满足规范要求。

2.2.2 抗冲刷特性要求

通过工程经验总结与实验[5]研究表明，细料较多且强度较大的工业废渣混合料的抗冲刷性要普遍优于一般混合料。由此我们可以断定，细料的含量决定了混合料的抗冲刷特性。

2.3 抗冻特性研究

在我国北方，大部分地区为季节性冰冻地区。所以，北方公路在设计与建设过程中一定要考虑混合料的抗冻特性指标。如果抗冻特性指标不能达到国家标准的工业废渣混合料绝对不能运用到公路建设中去。

施工过程中，碾压含水量一般控制为最佳含水量。在养护结束后，大量的水份保存在混合料的空隙中。其中混合料空隙中的自由水对混合料的抗冻性能影响最大。对混合料进行试验，如果经过规范中规定的冻融试验后，混合料的力学性能如果仍能满足抗冻特性要求，则可以认为该混合料可以用于冻融地段混合料的铺筑。

通过实验研究[6]，混合料在冻融试验后强度有所降低。特别是在低温条件下铺筑的混合料，强度降低较大。所以可以断定，工业废渣混合料的铺筑应在温度较高的夏季进行。混合料的残余强度也与养护时间的长短成正比。由此可以断定，工业废渣混合料应当在夏季铺筑并保证足够的养护时间。

2.4 收缩特性要求

混合料的收缩特性主要分为温缩与干缩。混合料如果温缩与干缩特性不能符合规范要求的话会大量的产生横向的细小裂缝。所以混合料的收缩特性对公路质量有着极大的影响。

2.4.1 干缩特性要求

由于混合料在拌合结束后由于水分挥发与其它水化反应。混合料中大量水分会损失掉。水分损失后混合料会由于碳化等一系列反应导致混合料微观体积收缩变小。从而导致混合料产生干缩。

根据试验与施工经验总结表明，混合料主要通过考虑干缩应变等数据来测试干缩特性。实验表明不同的结构决定了混合料的干缩特性。骨架结构的混合料中由于骨架对混合料有着一定的抑制特性，所以集料为骨架结构的混合料在干缩性能方面优于一般的悬浮密实结构。

2.4.2 温缩特性要求

半刚性结构大多数为三相结构，三种不同结构在温度变化情况下产生不同的体积位移。造成温缩效应。

通过对于实验与工程实践总结我们可以得到以下结论。

(1)工业废渣混合料会产生较大的温缩反应。在实际应用中除了要施加特殊措施以外，在养护方面必须要施加特殊措施。为了保证温缩反应在合理范围内，必须要加强养护

(2)石灰与粉煤灰在混合料中起到了主要作用。

(3)在混合料中掺入适量的粉煤灰，可以依靠粉煤灰对温缩作用的抑制作用抑制温缩对混合料的破坏。

(4)在实际应用中，在保证混合料强度的前提下，减少石灰用量可以有效地控制混合料的温缩。

3 结论

通过对工业废渣在公路工程中的运用特点进行理论分析，具体得到以下几点结论：

(1)通过对铁矿渣进行一系列的理论研究分析，我们可以从多方面去论证工业废渣在物理特性方面的优缺点。通过对这些优缺点的辨识，我们可以认为，工业废渣可以运用于公路工程的建设当中去。而且其部分物理特性指标要更加优于原有材料。

(2)将工业废渣运用于道路工程建设中不但具有极大的经济意义而且对我国的环保事业也有着加大的贡献。

(3)在工业废渣混合料的设计、拌合、摊铺、碾压以及养护阶段均需按照实际要求进行设计施工。保证工业废渣混合料满足公预规关于稳定性等物理特性要求。

(4)在保证强度前提下，应对其他拌合料进行分析，提高混合料物理特性标准。特别要把稳定性、抗冻性、收缩特性方面作为施工控制要点。保证工业废渣混合料符合工程实际应用要求。保证公路质量要求。

[1]严家伋.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]邓学均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,1994.

[3]薛明,等.安阳钢渣在水泥混凝土道路垫层中的应用研究[D].上海:同济大学,1997.

[4]陈拴发,等.公路结构物水泥混凝土耐久性研究动态[J].公路,2003.

[5]张志军.铁矿渣在道路工程半刚性基层中的应用[D].上海:同济大学.

[6]贾耀东,等.国外混凝土抗冻性控制要求和试验方法综述[J].混凝土,2005(6):24-28.