摘要：高爐礦渣具有天然碎石所罕見的水硬性，用高爐礦渣筑成的道路基層在長期使用過程中，還將進一步硬化，提高承載能力。本文就高爐礦渣在道路基層施工中的應用問題進行了討論。

　　關鍵詞：高爐礦渣,道路施工,應用

　　礦渣是礦石通過高爐冶煉金屬(鐵)剩余的廢渣，經一定破碎形成級配混合礦渣制成，用作修筑道路基層的材料。

　　實踐證明是較好的建筑材料，變廢為寶，取材方便。礦渣材料除高爐爐渣外(鐵渣)，還有轉爐爐渣、電爐爐渣、平爐爐渣等。高爐爐渣的堿性較小，PH值為9.8左右，大致接近中性，其他爐渣(鋼渣)的堿性為12.0左右，堿性太高，膨脹性大，適宜的道路基層材料為高爐爐渣。

　　1.礦渣材料的性質及其反應機理

　　道路基層采用高爐爐渣作筑路材料時，應嚴格掌握高爐爐渣材料的性質，只有選擇合適的道路基層材料方能進行施工生產。

　　1.1在高爐(熔礦爐)內，因焦炭燃燒礦石(人造鐵精礦)、石灰石、螢石等原料在1500℃的高溫中熔融，這時氧化鐵失去氧，被還原成生鐵，與生鐵同時排放出的非金屬生成物即高爐爐渣。

　　1.2石灰石的主要成分為氧化鈣(CaO)、鐵礦石和焦炭中所含的二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(A12O3)、氧化鎂(MgO)等構成了高爐爐渣的主要成分，其化學成分的比例為：氧化鈣(CaO)約41%、二氧化硅(SiO2)約34%、三氧化二鋁(A12O3)約15%，與水泥的化學成分相類似，因此，和水泥性質一樣，高爐爐渣具有和水反應硬化的性質即水硬性，從爐中排出的熔融礦渣直接傾入水池急驟冷卻時，就成為水淬爐渣，呈1—3mm玻璃顆粒狀，另一方面進入礦渣場露天空冷或適度地進行灑水緩冷，構成塊狀緩冷礦渣，水硬性程度要低一些，但經過一年或更長一些時間就能發現具有水硬性這一特點。

　　1.3高爐爐渣中對水硬性有作用的鈣，它的一部分由于水的作用而變成鈣離子(Ca2+)和氫氧離子(OH-)，因此該水溶液呈堿性，這個作用和波蘭特水泥是相同的。用高爐爐渣作道路基層時，排水浸透時和用水泥處理時有同樣的情況，對其附近的土壤和排水的PH值有增高的影響。因此，在食用水源區、養植區(水產)在使用高爐爐渣時，在其有水作用時需進行排水考慮。

　　2.高爐爐渣材料組成分析

　　高爐爐渣經緩冷后呈塊狀，用作道路基層材料時，作為粒狀材料，應具有合格的粒度，這種制備的緩冷礦渣是做道路基層材料的重要內容。

　　在公路用碎石中規定，碎石有各種粒度，如未篩選碎石、篩選碎石、級配碎石等：用在道路基層中的高爐礦渣按規定分為高爐未篩選礦渣(原渣)、級配高爐礦渣(加工渣)、水硬性級配高爐礦渣(規格渣)等三種。

　　按其種類及粒度有如下規格：

　　高爐未篩選礦渣：100——Omm

　　級配高爐礦渣：60—Omm

　　水硬性級配礦渣：30——Omm

　　前兩種主要應用于道路基層施工中，而后者可用作建筑施工中的骨料。

　　3.道路礦渣基層施工

　　道路基層采用高爐礦渣施工時，路基槽經壓實合格，可不做墊層或底基層，直接鋪到路槽中。

　　需用量：

　　施工前，弄清原高爐礦渣的密度和壓實度后的密度之間的關系。

　　可用下式計算出材料的需用量：

　　需用量(M3)=基層厚度(M)×施工面積(M2)× 3.1準備下承層

　　在施工礦渣層前，路槽表面要仔細平整，達到規定的密度、高程及縱橫坡度.施工面有軟弱、涌水、滯水或局部下沉時要進行整治。

　　3.2鋪料

　　用推土機、平地機或人工鋪筑高爐爐渣，在不致引起材料分離的情況下，按規定鋪填。為使礦渣基層更加穩定，每層竣工厚度限制為20cm，松鋪厚度大約為竣工厚度的1.4倍，為保證礦渣基層的體積穩定性，施工中采用己消解的陳渣作為填筑材料。

　　鋪料作業中下雨時，為避免雨水引起有利于水硬性的細顆粒成分

　　流失，要在碾壓之后才能停止作業。

　　3.3壓實

　　壓實是高爐爐渣施工中的重要組成部分，碾壓原則是先輕后重，先慢后快，先兩側后中央，即先用12T壓路機碾壓l～2遍、找出潛在的不平整之處，然后去高填低，用平地機重新平整后，曲路面低處向高處進行碾壓。

　　碾壓時，礦渣材料要保持適宜的含水量。礦渣的最佳含水量一般在18%～22%左右，因此，灑水碾壓是礦渣基層施工中的關健。灑水量要略大于礦渣的最佳含水量，可使多余水分起到保濕養生的作用在雨天施工中更要加大碾壓力度，既保證礦渣中的細粒料不損失，又能獲得充足的水源。

　　3.4嵌縫與封面

　　在礦渣基層填料達到設計厚度后.即進行嵌縫和封面工作.嵌縫和封面材料采用礦渣粉(一般采用鋼渣粉)。

　　礦渣材料進入現場后呈塊狀，雖有部分細粒料，但在灑水和振動碾壓的作用下，細粒部分會沉積在礦渣基層的下部.上部礦渣材料之間的縫隙過大，而無法使其結成板體，在施工中，采用鋼渣粉進行嵌縫，使空隙充分飽合，而鋼渣粉的膨脹性較大，板結速度較鐵渣粉快，故采用鋼渣粉進行嵌縫可加快礦渣基層的板結，提高其整體穩定性。

　　礦渣基層施工完畢后，其表面在行車橫向荷載作用下，難免會產高爐爐渣在道路基層施工中的應用生粗細骨料離析，而使局部礦渣表面松散而無法壓實。摻入鋼渣粉進行封面，可改善骨料級配，加快礦渣表面板結。

　　4.礦渣基層質量通病的原因分析和防治

　　礦渣作為筑路材料雖然有很多優點，但其也并非十全十美，礦渣

　　基層在施工中會產生許多的質量通病，針對不同的狀況，我們采取不

　　同的方法進行處理。

　　4.1自身因素產生的病害

　　礦渣的體積穩定性是影響礦渣用于道路工程的一個重要的技術問題，特別是鋼渣易發生粉化膨脹。引起膨脹的原因主要是游離氧化鈣(f-CaO)消解，生成氫氧化鈣，使體積大幅度增長，引起崩裂破壞。

　　f-CaO的消解過程是非常緩慢的，不少道路在成型后，礦渣基層在地表水及地下水的影響下，水化反應仍在進行，體積仍在不斷增長，同時產生側面及豎向應力，最終導至路面膨脹性擁包或拉裂.這就是鞍山地區道路面層產生破壞的重要原因。

　　4.2外因產生的質量通病

　　4.2.1松散

　　松散的原因有二種，一是自身因素，級配不好，粗細骨料離析，這就需要重新調整級配后再進行鋪筑，或用鋼渣粉摻拌;以保證其壓實度.二是灑水不充分，沒有足夠的水分，礦渣基層棱結速度緩慢，施工過程中自始至終以松散粒料狀態存在，而導致無法壓實，不能獲得要求的密實度，故充分灑水是礦渣基層施工中至關重要的因素。

　　4.2.2不均勻沉陷

　　其主要原因在于礦渣粒料中有大塊存在，各部分的沉降不同，導致礦渣基層表面坑洼不平。另外大塊礦渣周圍的空隙較大易產生空鼓，在日后的行車荷載作用下易產生陷落，故在礦渣基層施工中對大塊礦渣進行改錘或將其剔除。

　　5.礦難材料在道路施工中的其它應用

　　5.1礦渣材料由于具有獨特的水硬性，屬親水性材料。故在道路有翻漿路段或地下水位比較高路段可普遍采用。在嚴重翻漿處，將淤泥挖除，填以礦渣，不僅能起到拋石擠淤的作用，而且其在水作用下。逐漸板結，提高地基整體承載力，效果較拋石擠淤要好。

　　5.2礦渣粉是呈細粒狀.在附屬工程施工中如人行道板鋪筑、沿石砌筑等如果砂子材料缺乏時，可用礦渣粉代替砂子拌制砂漿，因礦渣粉有著同水泥一樣的反應機理，價格同砂子相差無己，，可更好地提高砂漿的整體強度。

　　5.3水硬性級配礦渣(規格渣)其粒徑大小與2—4碎石相仿，在施工中可用于一些基礎砼中充當骨料使用，在承重構件中，如暗渠砼蓋板也曾用過規格渣作為骨料，至今未發生質量問題。

　　·礦渣在市政建設工程中還有許多用途，有待于研究和開發利用。

　　6.結束語

　　礦渣作為筑路材料是鞍山地區自己的獨特的一種施工工藝，在全國范圍內是比較少見的，它有著價格低廉，就地取材、廢物利用等優點，由于它沒有確切的規范和有許多不穩定的因素，在今后施工中我們還要進一步探索和總結，充分發揮其在建筑領域的用途，使其真正變廢為寶，更全面地服務于社會，同時也使其在各方面更加系統化，規范化。