就地取材变废为宝超级水泥让绿色筑路成为现实

2018-07-05摄影王宇

交通建设与管理 2018年2期

文·摄影/本刊记者王宇

新疆交通建设集团总工程师黄勇（左二）向用户介绍超级水泥应用情况

“小康路上绝不让任何一个地方因农村交通而掉队”，这是交通运输部2013年总结从2003年开始启动的“修好农村路，服务城镇化，让农民兄弟走上沥青路和水泥路”发展计划而提出的新要求。五年来，通过深入开展“四好农村路”建设，新改建农村公路127.5万公里，广大农民群众“出行难”问题得到有效缓解。

随着一条条农村路深入到千家万户，如何让农村路的建设既经济又环保成为很多交通人思考的重点。尤其是在广袤的西部地区，环境恶劣，生态脆弱，缺水少料，建设成本高，有没有办法解决这些难题？以新疆交通建设集团总工程师黄勇为代表的科研团队，依托中关村中科公路养护产业技术创新联盟西部分联盟，在新疆交通建设集团股份有限公司牵头下，新疆交建科学技术院、新疆交建物流有限公司联合北京赛力格科技有限公司，由中国科学院材料院提供技术支持，创造性地研制出“固力强超级水泥”全新材料。

“普通硅酸盐水泥在用于公路工程的施工中，尤其是在水泥稳定基层的应用中往往存在一些限制。比如，对于水稳集料含泥量的要求较为严格，而且对初终凝时间也有一定的要求。”黄勇说，“固力强超级水泥归属于硅酸盐质种类，其化学指标与普通硅酸盐水泥相似。其优势在于不增加成本的基础上，物理指标更加优于普通硅酸盐水泥。”

熟悉水泥混凝土建造工艺的人都知道水泥最怕土，因此对沙石料的要求都比较高，而且还有一道水洗的工序，这在干旱的西部地区是个不小的难题。

“以固力强核心料配制而成的超级水泥，在常温下能够直接胶结土壤颗粒，能够与土壤矿物反应生成胶凝物质，从而获得较高强度。其主要成份是氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化铁和激发剂等，因其配料不同而具有不同的适应性能，可任意固化各类中低液限土壤、页岩、泥砂石混合料（天然戈壁料）、建筑废渣、工业废渣等。遍布新疆的戈壁料就是最好的砂石料，完全可以就地取材，不用水洗，直接用超级水泥拌合后就能修筑出一条符合标准的水泥路。”黄勇说。

感觉是不是太神奇了？这么好的材料用起来会不会很贵？除了实验数据外，有没有实际案例支撑？

面对《交通建设与管理》记者的疑问，黄勇说：“超级水泥混凝土比传统商品混凝土造价要低30%以上。目前已经形成一个核心材料，多种水泥专用生产配方，众多就地取材材料配合比关键实用配方的三重关键技术体系。”

超级水泥+就地取材的沙石料建造的水泥混凝土路面

记者在位于乌鲁木齐市开发区新疆交建集团桥梁拼装工厂内看到，已经完成的2万多平方米场地硬化，经过一个冬天和50吨以上重车的反复碾压，路用性能不错。原料就是厂区内的挖方戈壁料。工厂负责人介绍说，这些戈壁料含泥量大于10%，采用超级水泥42.5号，按C20水泥混凝土标准，每方料水泥用量为300公斤。现场取样的混凝土7天抗压强度为18Mpa，28天抗压强度为24Mpa，接近C25级别混凝土强度；对比显示，同样的戈壁料与普通42.5号水泥所制得的混凝土试件7天强度仅为12Mpa，前者的抗压强度比后者高出50%。经测算，同比节约施工成本20%以上。如果考虑到厂区内挖方外运以及处理费用，综合成本节约30%以上，使用超级水泥的经济效益十分显著。

据黄勇介绍，除了乌鲁木齐市外，课题组还在吐鲁番、哈密、阿勒泰、库尔勒等地区用现场的戈壁料做了7天和28天的抗压等对比实验和冻融循环实验，超级水泥完胜普通水泥。天然级配戈壁料与超级水泥结合制得的试件强度较普通水泥均有10%～40%提高，细料含量越大，超级水泥与普通水泥的强度差别越明显。

“采用天然戈壁料，使用超级水泥按C30级别设计的混凝土的28天抗压强度达到了C35的强度等级，而相同条件下普通水泥无法满足强度要求。说明超级水泥在就地取材，进行水泥混凝土路面及地坪施工的时候具有良好的效果。在冻融循环测试中，超级水泥制得的天然级配混凝土可以承受50次，而普通水泥30次之后的动弹模量开始出现急剧衰减。”黄勇告诉《交通建设与管理》记者说。

超级水泥在农村路建设中表现如何？黄勇说：“我们在和田市策勒县策勒乡对一条全长10公里的乡村道做了试验，按照设计要求的配合比将普通硅酸盐水泥替换为超级水泥，水泥剂量4.5%、用水量7%。超级水泥水稳试件28天强度为7.3Mpa, 而普通水泥试件强度为4.2MPa。该试验段的松铺系数为1.25，密度为2.383，摊铺厚度23厘米，压实厚度18厘米，压实度＞97%。效果非常好。”