钢渣-杂填土基层材料的性能研究

将钢渣、矿渣微粉与废弃混凝土碎料混拌制备钢渣-杂填土基层,并对其性能开展研究。体积安定性试验表明,矿渣微粉具有明显抑胀作用,掺入50%(质量分数,下同)钢渣、50%杂填土以及外掺钢渣质量30%矿渣微粉的试件的10 d高温水浴膨胀率仅为1.32%,而未掺矿渣微粉的试件3~5 d膨胀率均超过2%限值。7 d无侧限抗压强度和28 d劈裂强度正交试验表明:7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度影响因素大小顺序为钢渣、水泥掺量、混凝土碎料占比、土壤固化剂;各组试件中7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度最大值分别为12.41 MPa、2.24 MPa;钢渣-杂填土基层最佳配比为50%钢渣、50%杂填土(m(混凝土碎料)∶m(素土)=6∶4),外掺钢渣质量40%的矿渣微粉、5%水泥、0.018%固化剂,此时试件具有良好的水稳定性。强度影响因素试验表明,矿渣微粉对试件强度的增幅影响最大。X射线衍射及扫描电子显微镜分析表明,在矿渣微粉和土壤固化剂的作用下,钢渣中f-CaO被有效消解,团聚体与混凝土碎料、钢渣颗粒的密实包裹阻止了内部水分的挥发和外部自由水的侵入,既保证了钢渣-杂填土基层的强度,又有效抑制了膨胀。

钢渣混合土基层材料制备及性能研究

以钢渣、矿渣为主要原料,采用土体固化技术制备新型道路基层材料-钢渣混合土。开展24组钢渣-土-矿渣微粉配合比试验,通过7 d无侧限抗压强度测试确定钢渣混合土最佳配合比:50%钢渣+50%土并掺入占钢渣重量40%的矿渣微粉,其强度值可达7.19 MPa。在此基础上,对最佳配合比的钢渣混合土进行了体积安定性试验和无侧限抗压强度影响因素试验,发现钢渣混合土在90℃高温水浴激发下,90 d整体膨胀率仅为0.25%;其无侧限抗压强度随龄期增长而增大,随含水率增加呈先增后减,随压实度增加而增大,室温养护值略低于标准养护值,具有良好的水稳定性。SEM研究表明,钢渣混合土内部结构早期为单一混合料团聚体堆叠,随着龄期增长,逐渐衍变为团聚体与C-S-H凝胶片状网格结构相结合,使得土体结构更加密实。

杂填土及钢渣杂填土基层材料的制备与表征

以混凝土破碎料、素土等为原料制备杂填土道路基层材料(S-MF),进一步加入钢渣、矿渣微粉等制备钢渣杂填土道路基层材料(SS-MF)。通过正交实验研究固化剂、水泥、破碎料等掺量对S-MF、SS-MF无侧限抗压强度的影响,得到两种材料的最优成分配比;基于最优成分配比的S-MF、SS-MF进行无侧限抗压强度、膨胀率及微观实验,分析不同养护龄期材料的无侧限抗压强度和膨胀率及其形成机理。结果表明:S-MF最优配比为50%(质量分数,下同)破碎料、50%素土,外掺5%水泥和0.018%固化剂,SS-MF最优配比为50%钢渣、50%杂填土(m(破碎)∶m(素土)=6∶4),外掺5%水泥、0.018%固化剂及占钢渣掺量40%的矿渣微粉;同龄期的SS-MF较S-MF无侧限抗压强度高,且随龄期增长差幅更大;SS-MF 10 d高温水浴膨胀率仅1%,S-MF中SiO2衍射峰高于SS-MF,C—S—H衍射峰低于SS-MF;随龄期延长SS-MF与S-MF的结构均由松散发展成密实,SS-MF中C—S—H凝胶生成量更多,结构更密实。