钢渣在公路路基路面工程中的应用

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  摘 要:废弃钢渣不仅严重占用土地资源,还在一定程度上导致环境受到污染,为了对此情况进行改善,可以选择将钢渣应用于公路路基路面工程之中,使其作为路基填料,所以在本文中,将主要针对钢渣在公路路基路面工程中的应用进行分析。
  关键词:钢渣;公路;路基路面工程
  随着综合国力的增强,我国各个产业均处于高速发展的过程中,钢铁材料消耗量巨大,废弃钢渣数量也越来越多,为了对废弃钢渣进行有效利用,同时保护周边环境,可以将钢渣处理成为二次资源,使用其对水泥稳定碎石集料进行替代,以降低公路建设的投入,并实现资源配置的优化。
  1 钢渣加固路基路面原理
  第一,钢渣能够与水共同发生化学反应,板结效果良好,且土体整体的强度较高。原因在于,将钢渣应用于路基路面工程之中,加水进行搅拌,并将其碾压致密实,其中的CaO能够与水发生化学反应,并生成Ca(OH)2,再进行碾压以及后期养护,其中的铁、铝等氧化物能够再次发生化学反应,并生成水化物,因为该水化物具有较高的强度,所以可以实现路堤的硬化,也就能够生成强度较高的板体,并且,其变形模量大幅度高于原地基土,从而使路堤的强度得到大幅度提升。
  第二,因为使用钢渣作为路堤材料,其在吸水之后自身可以硬化并板结,所以松散颗粒材料之间必然存在相应的内聚力以及侧限约束作用,同时钢渣具有表面粗糙且多孔的特点,所以内摩擦力较高,也就能够提升土体的抗剪强度,进而使路堤抗滑稳定性得到提升。
  第三,因为钢渣具有多孔的特点,同时其为细粉状,所以遇水难以发生液化,相对于土基,也就具有更好的渗水性,即使存在地下水位浮动或是长期浸泡的情况,含水量变化对于路堤形变以及强度能够产生的影响也较少,所以其水稳定性良好[1]。
  第四,可以起到置换作用,因为钢渣形变幅度小,且强度高,所以碾压密实发生板结之后,具有良好的稳定性,能够对膨胀土或是素土一类沉降形变大、承载力低且稳定性较差的软基土起到有效的替代作用。
  第五,钢渣可以降低原本路基下覆土所具有的附加应力,因为钢渣路堤的强度及形变模量远高于原本的下覆路基土,所以在需要承受荷载时,板结钢渣即能够产生应力扩散作用,也就能够减少下覆土所需承受的附加应力。
  2 钢渣在公路路基路面工程中应用的效益
  2.1 社会效益
  在我国经济水平不断提升的过程中,环保工作受到了越来越多的重视,“人与自然和谐相处”的理念逐渐深入人心,所以对于有关钢铁生产的企业,其钢渣处理方法必须得到改善。以避免钢渣占用土地污染水源及土质,并导致原本就较为脆弱的生态环境进一步受到破坏,而若将钢渣应用于公路路基路面工程之中,原本开展施工工作所需消耗的能源,以及产生的粉尘、尾气等均可避免,并有效拉动周边的经济发展,使当地的社会效益得到显著提升。
  2.2 经济效益
  在公路路基路面工程之中应用钢渣,可按照60%钢渣+40%稳定碎石的比例应用原材料,相对于既往仅应用水泥和碎石材料,施工成本显著降低,特别是进行长距离、大幅度的铺设之后,能够衍生的经济效益更加显著。并且,除公路路基路面施工以外,建筑领域也可应用钢渣,也就可以进一步促使施工过程中经济效益的提升。
  2.3 环境效益
  钢渣堆放能够对环境造成严重污染,对石料开采也能导致生态受到破坏,并且,在对材料进行运输的过程中,汽车尾气不断产生,也就不断导致环境污染。可见废弃钢渣的存在,不仅能够引起环境污染,还在一定程度上浪费了自然资源和社会资源。而将钢渣应用于公路路基路面的施工当中,既可以对企业生产的工业垃圾进行有效处理,以避免污染,还可对土地资源进行保护。并且,因为钢渣的二次利用能够起到代替石料的作用,所以施工过程中对于碎石的需求大幅度降低,也就可以降低矿石的开挖量,爆炸危险、噪音污染均大幅度降低。同时,因为石场建设投入减少、碎石运输减少,所以道路压力得到缓解,也就有利于提升环境效益[2]。
  与此同时,若能够促使相应的技术水平得到进一步提升,则还能够再一次提升钢渣的应用价值,并促使各方面效益得到显著提升。
  3 钢渣在公路路基路面工程中的施工方法
  钢渣在公路路基路面工程中的施工方法,与传统砂砾公路路基路面工程中的施工方法基本相同,包括分层填筑、碾压以及压实等。在此过程中,钢渣的松铺系数应设置为1.2,最大的松铺厚度应为30 cm,并且在施工时,应使用推土机结合平地机进行整平处理,再使用洒水车洒水,根据《路基施工技术规范》使用振动压路机将公路路基路面碾压成型。
  第一,使用水平分层以及水平分段的方式对填筑填料,再将其分层压实,处于同一水平层的路基之中,全宽均应使用统一性质的填料实施填充工作,且应在表面上设置坡度约为4%的横向斜坡。
  第二,路基填土的宽度,每一侧均应大于填层设计宽度
  50 cm,以保障压实工作的宽度在设计宽度以上,且完成填筑工作之后,还需实施削坡处理,以保障路堤的边坡处于密实状态。
  第三,使用水平分层填筑的方式,针对路基填筑进行施工,也就是根据水平的层次向上逐层进行填筑,每填筑一层,均需进行压实检测,确认其符合相关规定,方可开展新一层的填筑[3]。
  第四,使用自卸汽车运输填料,至路基填筑施工场地之后,应按照相应的间距对填料均匀堆放,以避免填料堆放间距过密,导致填层厚度大于相关规定。
  第五,应用整平工艺需要借助推土机,首先进行粗平铺,再采用人工作业的方式进行精平铺,在整个整平处理的过程中,应保持工作面具有约4%的横坡,并保障经过压实之后,该层面不出现积水情况。
  第六,应用振动压路机开展碾压工作,以将路基路面压实。进行第一遍碾压时,应使用静压方式,保障填层表面的平整,且应注意遵循“由弱振至强振”、“由慢速至快速”的碾压原则。并且在碾压直线段时,压路机应从两边向中间进行碾压,在曲线段时,则应由内侧开始向外侧进行碾压,并采用纵向进退的形式。要求压路机最大行驶速度在4 km/h
  以下,横向重叠幅度在0.4 m~0.5 m之间,纵向重叠幅度在1.0 m~1.5 m之间,无死角,无漏压,无明显轮迹,且碾压均匀。
  第七,为了促使大型的机械设备作用得到充分发挥,需要对时间和空间合理利用,将整个作业程序划分成为三个阶段、四个区段以及八个流程,以实施分层的填筑和碾压。其中三个阶段分别为准备、施工、竣工,四个区段分别为填筑、整平、碾压、检验,八个流程分别为施工准备、基地处理、分层碾压、摊铺整平、洒水或晾晒、机械碾压、检验签证、路堤整修[4]。
  4 結束语
  根据上文,钢渣可以替代传统材料应用于公路路基路面工程,并且应用效果良好,其施工过程与传统施工方法相似,但是具有更好的板结效果,且土体整体的强度更高,也就更能够提升公路的实用性,并延长公路的使用寿命。
  参考文献:
  [1]张伟光,张拓,王辰光,等.一种将钢渣应用在全路幅路基路面的方法,CN111441210A[P].2020.
  [2]全鹏.钢渣粘土混合料路用性能试验研究及应用分析[D].长沙理工大学,2019.
  [3]周涛,刘良玉,宋心斌.钢渣稳定土强度增长微观分析及路用性能研究[J].公路与汽运,2019(3):76-79.
  [4]葛浩,张金飞.钢渣在SMA-13沥青路面中的应用效果评价研究[C].中国公路学会养护与管理分会第九届学术年会论文集,2019.
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