锶渣混凝土在农村公路中的应用

曹学宁 杨武江

农村公路是国家综合交通网的重要组成部分，是我国公路网的基础，是完成干线公路运输集散的“毛细血管”和实现城乡联系的纽带，也是乡村间物资交流的重要通道。加快农村公路建设是推进社会主义新农村建设的重要内容，是增加农民收入的有效途径，是扩大国内需求、拉动经济增长的重要措施，是构建便捷、通畅、高效、安全的交通运输体系的重要组成部分。然而我国西部地区农村公路的建设仍经常面临资金紧缺、当地筑路材料单一、施工机械化程度低、技术经验相对欠缺等问题。因此，充分开发利用工业废材、废渣来进行农村公路建设可以大大降低农村公路造价，具有良好推广前景。

锶盐废渣是碳酸锶生产过程中产生的工业废渣，主要成分是CaO，SiO2，SO3等，是一种色浅、质轻松、有一定活性的碱性水淬渣，可制作成水泥锶渣混凝土用于农村公路建设[1-3]。

1 原材料性能

1)水泥。选用普通P.O32.5号水泥。

2)集料。集料分为粗骨料和细集料，粗骨料采用破碎的石灰岩碎石，经检测，压碎值为22.6%，筛分结果如表1所示，技术性质见表2;细集料采用锶渣，锶渣是一种经过高温煅烧的水淬渣，具有一定的级配，颗粒呈灰黑或灰黄色，质轻，绝大部分能通过4.75 mm方孔筛。其密度为2.75 g/cm3;自然堆积密度为 1.15 g/cm3;烧失量为3%～13%;压碎值为59.4%。对自然风干的原状锶渣进行筛分试验，筛分结果如表3所示。

表1 碎石筛分结果

表2 碎石主要性能指标

表3 锶渣筛分结果

2 锶渣混凝土配合比设计

推荐级配为:8%水泥，渣率33%，规范中值级配，13%用水量。

按照推荐的级配进行抗压强度和抗折强度试验，并与现有级配进行对比，试验结果如表4所示。

表4 强度对比表

从表4可以看出，推荐级配的强度较低，但因农村公路交通量小、重载车辆较少，因此不能用等级公路的设计规范来要求农村公路的强度指标，路面强度不是西部地区农村公路质量等级最主要的衡量指标。

由以上结果可知:1)推荐级配强度结果比现有级配28 d抗压强度提高22.7%、抗折强度提高12.5%。2)与贫混凝土相比，推荐级配28 d抗压强度低25%，抗折强度低5.6%。3)28 d弯拉强度为抗压强度的20.5%(一般混凝土为 10%～14%)，“折压比”比普通混凝土的“折压比”高。4)随着水泥用量的增加，强度增大，但是过多的水泥掺量会造成混凝土干缩严重，使路面产生早期开裂[5]。综合考虑现场试验路各种因素，确定水泥用量为8%。

3 锶渣混凝土路面施工及质量控制

3.1 现场施工

水泥锶渣混凝土面层混合料由强制拌合机拌和，人工摊铺，辅助配备一些小型机具(插入式振捣器、平板振动器等)进行面层施工。施工工序见图1。

1)准备下承层。根据原路段的情况，对老路基进行处理，处理的方式为用手摆片石进行处理，对宽度不达标的部位拓宽，手摆片石摆好后用较细的材料作为嵌缝料，嵌缝料可以用碎石也可以用锶渣，经过碾压成型后即可进行水泥锶渣碎石基层的施工。

2)混合料运输。混合料的运输，要保证现场有足够的摊铺时间。根据施工温度的不同，最长运输时间可参考相关的规定。在运输过程中，应尽量避免拌合物的污染和离析。自卸车的车厢应清洗干净，并洒水润湿。运输过程中，尽量匀速行驶，保持平稳，减少颠簸。夏季高温、大风、雨天和冬季施工，运输时应对拌合物进行遮盖。高温季节施工时，可对砂石料堆加盖遮阳篷，气温高于30℃时，宜避开中午时间，选择在早上、傍晚或夜间施工。

3)混合料摊铺。摊混合料前，应做好检查准备工作:确认模板的位置、高程、润滑、支撑稳固等情况符合要求;模板底面与基层之间密实无缝隙;基层表面平整、干净，如有破损应进行修复，摊铺前清扫干净并洒水润湿。

4)振捣。拌合物摊铺均匀后，夏天施工且由于运距较远拌合物水分蒸发，如果含水量不足，应补充洒水，且使水分在混合料中分布均匀以方便提浆。采用插入式振捣棒、平板振动器配合进行振捣成型。

5)提浆和抹面。振实作业完成后，进行整平工作。首先在表面洒少量水后使用滚筒提浆整平。整平时，先横向再纵向滚动，第一遍应短距离缓慢一进一退拖滚或推滚，以后应较长距离匀速拖滚2遍，并将水泥浆始终赶在滚杠前方。因水灰比过大泌水而产生的过稀多余水泥浆宜铲除，也可等稀水泥浆水分蒸发到适宜拖滚时，再进行拖滚。

6)抗滑构造施工。等浇筑好的路面水分蒸发时即可进行抗滑构造施工。用抹刀进行一次人工整平，之后用扫帚进行抗滑构造施工。掌握扫帚拖毛的最佳时机，避免过早拖毛导致细集料上浮，拉毛时，拉纹器靠住模板，顺横坡方向进行，一次进行，中途不得停留或分两次，这样拉毛纹理顺畅美观且形式沟通的沟槽利于排水;或者用宽约4.5 m的布匹，两人于道路两侧平行拉动，以形成规则的表面构造。

7)路面养生。整平饰面完成后，应及时进行养生。常用的养生方法包括湿法养生、塑料薄膜养生和喷洒养生剂养生。水泥锶渣混凝土吸水性较强，不宜采用围水养生方式，可采用湿法养生，在混凝土表面覆盖保温养生膜、土工毡、土工布、麻袋、草袋或草帘等。

3.2 施工控制要点

1)按要求规定验收水泥、锶渣及碎石，并测定其含水量，以调整用水量;测定施工前后场坍落度损失。

2)摊铺混凝土前，应检查基层的平整度和路拱横坡;检查模板位置和高程。

3)冬季和夏季施工时，应测定混凝土拌和及摊铺时的温度。

4)现场集料的含水量是经常变化的，必须经常抽检测定，以准确确定施工配合比。

4 结语

锶盐废渣是一种具备气硬性无机胶凝材料特征的色浅、质轻松、活性较高的碱性水淬渣，可视为一种胶结能力较弱的无机结合料，而且其具有良好的颗粒级配，是一种可以安全、有效应用于道路面层、基层、底基层的材料。锶渣混凝土面层与普通混凝土相比具有较好的收缩性，应用其修筑的混凝土面层不需要设置伸缩缝，大大节省了筑路成本。锶渣是一种工业固体废弃物，采用锶渣修建农村公路，不但可以解决锶渣堆放占地和污染问题，而且可以降低农村公路造价，具有极高的经济价值和社会效益。

[1] 张维全，张祖棠.锶矿废料的道路材料特性初探[J].公路，2005(9):160-163.

[2] 张祖棠，张维全.锶矿废料混合料作为公路路面基层混合料形式的研究[A].重庆交通大学55周年校庆论文专辑[C].2007:79-84.

[3] 韦广林.水泥锶渣稳定碎石混合料路用性能研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版)，2009(3):10.

[4] 张明功，朱洪洲.锶渣道路路面结构设计中的关键因素正交分析[J].中外公路，2009(3):21-23.

[5] 沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京:人民交通出版社，1998.