一種利用精煉渣和轉爐渣修筑無墊層公路的工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種筑路工藝，特別是一種利用精煉渣和轉爐渣修筑無墊層公路的工藝。
【背景技術】
[0002]新疆深居內陸，遠離海洋，高山環列，使得濕潤的海洋氣流難以進入，形成的氣候特點如下:(I)氣候干燥，降水少。因為干，空氣濕度低，云雨少，經常是晴空萬里，陽光燦爛；太陽供給地面的熱量，幾乎全部用來加熱大地和空氣，而地面土壤又很干燥，無法蒸發降溫，所以夏季白天溫度偏高，到了夜晚，由于戈壁缺少保持熱量的能力，地面冷卻散熱的速度特別快，溫度迅速下降，形成晝夜溫差特別大；(2)冬冷夏熱。新疆氣候的第二個特點是冬冷夏熱。冬季，由于西伯利亞空氣十分寒冷，這種冷空氣積累到一定程度，在有利的高空大氣環流引導下，就會向南爆發，于是，強冷的西北風滾滾而來，所到之處氣溫急劇下降，這就是直接影響新疆氣候的寒潮。正因為如此，新疆各地尤其是北疆，冬季溫度普遍偏低。位于北疆的烏魯大齊最冷時達零下二十多度，歷史上曾出現過零下四十一點五度的極端最低氣溫。再往北，到了阿勒泰，冬季就更漫長，也更加寒冷。而由于天山的隔開，寒潮較難進入南疆，南疆的氣候比北疆溫一點，不過還是會處于零下溫度。(3)日照豐富，地面接收的太陽輻射較大。新疆全年日照時間為兩千五百五十至三千五百小時之間，在全國各省區中名居前列。
[0003]而新疆盆地的特點是土壤的土質富鋁化，黃色或臘黃色土層，以淀積層最為明顯，主要是飽和及非飽和的粘性土、粉土等。
[0004]土壤層以下30cm的砂石層，在修筑高等級公路時可用作路基填料，但由于沒有塑性，受水流沖刷和風蝕時易損壞，需要摻入其它的粘土配合使用，所以新疆的高等級公路修筑難度較大，浙青混凝土路面的路害較多。加上新疆缺水干旱的特點，生態系統較為脆弱，修筑高等級公路時對于周邊的環境破壞嚴重。
[0005]檢索文獻披露:(I)長安大學的顧力文在《中外公路》雜志2002 (I)上刊登由他翻譯的論文:“廢舊材料在道路工程中的應用” 一文中間有以下的內容表述:“美國賓夕法尼亞州運輸局研究發現:摻有鋼渣的浙青混合料具有良好的防滑性和隔熱性，且易壓實。但另一方面，由于鋼渣含有極易膨脹的游離氧化鈣和自由氧化鎂，因而使鋼渣具有不穩定性，所以鋼渣的回收利用在道路工程中目前僅作為道路結構的上浙青層或表層材料，嚴禁作為結構底部的填筑材料或在易產生膨脹的地點使用”的內容表述；(2)武志芬在2004年第I期(總第163期)的《山西交通科技》上發表的題為“鋼渣在路基和路面結構層中的應用”論文中間有這樣的內容表述:“現在我國的大部分路面用的浙青混合料結構以懸浮密實結構居多，內部粗料少，細料多，相當于粗集料懸浮于細料之中，具有一定的密實性。但內摩阻力小，形不成一定骨架。在重交通的作用下，集料移動，混合料的變形增大，所以我國的路面破損率較高。”的內容表述；(3)李蕓、王元綱、許長青等人在2006年第4期的《南京林業大學學報》(自然科學版)上發表的題為“摻鋼渣二灰碎石的干縮性能”的論文中間有這樣的內容表述:“為了解決二灰碎石半剛性基層材料在道路運營階段易出現干縮和溫縮而產生裂縫的現象，利用鋼渣具有和天然石料一樣的強度以及微膨脹性的特點，用鋼渣取代部分粉煤灰。研究了摻鋼渣后的二灰碎石干燥收縮的變化情況。結果表明:當鋼洛摻量適宜時(m鋼洛:m粉煤灰=1:2)，二灰碎石的干縮性能能得到較好的改善”的內容表述。
[0006]通過以上的表述可知，目前還沒有同時使用轉爐鋼渣和精煉爐鋼渣同時用于公路建設的先例。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種利用精煉渣和轉爐渣修筑無墊層公路的工藝，利用廢棄的精煉白渣和轉爐鋼渣在經過熱悶渣處理后，將其余的尾渣應用于修筑高等級公路，可以省略高等級公路的墊層和連接層，能夠大幅度降低建設成本。
[0008]本發明的目的是這樣實現的，一種利用精煉渣和轉爐渣修筑無墊層公路的工藝，該工藝按照下列步驟實施:
1)施工路段按照正常的施工工藝，開挖路基，挖去表面的粘土和有機土露出砂石土以后，就地挖取15cm厚的砂石土到攪拌混料站待用；
2)拉運經過熱悶渣工藝處理磁選后的轉爐尾渣到現場攪拌混料站待用；
3)拉運煉鋼廠產生的精煉爐白渣粉末，粒度小于1_，到現場攪拌混料站待用；
4)首先將砂石土按照筑路工藝的要求進行篩分，選取級配良好，粒度合適的砂石土與所述的轉爐尾渣混料攪拌，攪拌均勻后繼續加入所述的精煉爐白渣攪拌混勻，其中砂石土與精煉爐白渣、轉爐尾渣按照35:20:45的質量百分數的比例進行配比，然后出料，拉運到路基上攤鋪構成爐渣基層，路基的施工保養結束以后，直接在爐渣基層上鋪筑浙青混凝土路面材料，按照常規的施工工藝進行施工即可。
[0009]本發明研究了 LF精煉爐白渣的特性和轉爐鋼渣經過熱悶磁選后的特性，發現有以下的特點:
ULF精煉渣由于精煉渣中CaO含量高，堿度高，其礦物組成主要是C3S (硅酸三鈣)、C2S(硅酸二鈣)、RO相(二價金屬氧化物固熔體)。其中C3S、C2S為活性礦物，具有水硬膠凝性，這些組分在一定條件具有不穩定性，鋼渣在緩冷時，C3S會在1250°C?1100°C時緩慢分解為C2S和游離氧化鈣，C3S在675V時B-C2S要相變為Y -C2S,并且發生體積膨脹，膨脹率達10%，所以精煉白渣在溫度下降以后，白渣體積膨脹造成白渣絕大部分為小于Imm的細小的白渣粉末，這種粒度結構有利于其在應用于路橋建設過程中的水化反應進行。
[0010]2、轉爐的鋼渣在經過熱悶渣處理以后，渣中的f-CaO與f-MgO的含量能夠滿足小于3%的筑路用鋼渣的要求，但是目前的所有應用于修路的工藝均是采用降低其游離f-CaO與游離f-MgO帶來的危害采取措施，其中的有害成分沒有發揮其潛在的利用價值。
[0011]發明人基于以上的鋼渣特點和新疆的土壤結構特點，直接使用精煉爐白渣與轉爐熱悶工藝處理后的棄渣，應用于高等級公路的基層使用，在開挖路基的砂石層上，利用部分的砂石土與精煉渣，轉爐尾渣的混合料直接鋪筑基層，省略墊層和連接層，這樣既能夠利用精煉渣和轉爐尾渣聯合應用于公路的修筑，又能夠充分利用這些鋼渣中間的游離f-CaO與游離f-Mg0的作用，提高路基基層的強度和CBR值，節約大量的水泥，經濟效益和環保效益突出。
[0012]本發明的技術原理:由于LF精煉渣粉化以后，粒度通常在Imm以下，其中游離的f-CaO較高，通常在8%左右，渣中的成分與硅酸鹽水泥的成分接近，具有水化反應的能力，但是遇水以后的反應速度較慢，轉爐熱悶渣處理后尾渣中間的游離f-CaO在3%以下，水化活性緩慢，粒度在I?30mm之間。將砂石土與