如何综合利用路用工业废渣

随着经济建设的不断发展，各类工业废渣的数量不断增加，如不能及时加以处理与利用，往往会堆积成山、污染环境，侵占大片有用土地而造成严重的环境公害。在世界上各发达的工业国家对如何综合利用工业废渣变废为宝、保护环境及对社会可持续发展都极为重视。国内外就工业废渣来代替路用建筑材料，也做了大量研究工作，取得了良好效果。特别是对于缺乏砂石或无砂石地区，利用工业废渣来代替砂石材料，可以就地取材、避免远运、节省工程费用；同时，充分发挥工业废渣有效的筑路特性，在一定程度上提高道路工程质量和加速工程进度。

目前所采用的路用工业废渣，从使用性能上来看，可以分为惰性工工业废渣和活性工业废渣两类。

（一）惰性工业废渣

惰性工业废渣主要是冶金矿渣，它包括高炉重矿渣和钢渣两类。它是冶金过程中由矿石、燃料及助熔剂化合而成的工业废渣。从熔炉中排出后，在空气中自然冷却成的黑色或黑褐色的坚硬固体材料。可用作道路基层材料，也可作为修筑水泥混凝土或沥青混凝土道路的骨料。

矿渣根据化学成分可分为碱性与酸性的两种。

碱性矿渣中含有较多的氧化钙，而酸性矿渣中则含有较多的二氧化硅。一般酸性矿渣颜色深于碱性矿渣，易成脆弱的玻璃状结构，但不发生石灰分解，稳定性较好。碱性矿渣由于游离石灰含量多，受潮后消解会发生石灰分解，使原来块状的矿渣分解成粉末。

当矿渣中含有较多的FeS和MnS时，遇水作用后生成氢氧亚铁与氢氧亚锰，体积增大30%左右，在矿渣内形成很大内应力，引起矿渣破碎与裂解，称为铁锰分解。在氧化钙含量高的重矿渣中，含有一定量的硅酸二钙，在矿渣冷却中，体积增大，在固体矿渣中产生很大的内应力，当内应力超过矿渣本身的结合力时，导致矿渣碎裂或粉化，称为硅酸盐分解。

由于矿渣的各种分解，影响了矿渣的稳定与使用，因此出炉后的矿渣最好能在露天堆置3个月以上，待稳定后再使用。

矿渣由于其成分与冷却速度不同，其结构状态可分为结晶状、蜂窝状与玻璃状等几种。其中玻璃状结构最脆弱，路用性能最差；结晶状矿渣强度很高，是很好的筑路材料；蜂窝状有较多的孔隙，所以强度较差。

矿渣比重一般为3.0～3.5左右，容重随空隙率变化很大，空隙率在10%～30%之间。抗压强度一般均较高，为50～200MPa。吸水率一般在2%以下，有较好的坚韧度与抗磨耗性能。

冶金矿渣可以广泛用于各种路面的基层与面层。尤其是碱性冶金钢渣加工成的集料，具有许多的优越性，如强度高、具有较好的粗糙度，并且不易磨光，与沥青有较好的粘附性等。但由于矿渣从熔炉中排出时各部位冷却速度不同，性质有很大差别。特别是表面十几厘米，由于与空气直接接触，所以孔隙多且强度低（但稳定性好），同时，矿渣由于每炉成分不一，均质性差，以及硬度较大，粉碎加工困难。由于以上原因，都给使用上带来一些困难。

（二）活性工业废渣

活性工业废渣，由于具有一定活性，因此可以作为胶结材料来使用，目前应用较多的活性工业废渣有煤渣（块状）、石灰类渣、粉煤灰与硫铁渣等。

1.煤渣（块状）

煤渣是煤燃烧后的残渣，孔隙率大、吸水性强，吸水迅速而排水缓慢，容重轻而压缩性大，颗粒强度和尺寸很不统一，并常含有灰屑与煤粒等杂质。(www.xing528.com)

煤渣的主要用途，有以下几个方面：

（1）作隔离层。在南方可阻止土基毛细水上升，代替砂石等水稳性材料来处理土基，在北方地区有一定的防止冻害的作用。

（2）用煤渣处理高含水土，如沟槽覆土、高填土、橡皮土及河网水稻田区的土基。

（3）用煤渣修筑稳定路面基层，煤渣与土、石灰、碎砖等掺在一起，可做成各种强度与稳定性较高的稳定式路面基层。

（4）煤渣可广泛用作各种路面的垫层。

2.石灰类渣

这类废渣有电石渣、漂白粉渣与其他石灰类渣。石灰类渣中CaO含量高达40%～80%，因此可以代替石灰来修筑路面基层。其中，电石渣有含水量高、细度大、颗粒均匀而结构松散、压缩泌水快等特点。漂白粉石灰渣中常含有少量氯气，但是对稳定土壤一般影响不大。这些石灰类废渣，由于CaO的含量波动大、杂质多、烧失量大，在稳定土中的剂量要经过试验确定。石灰类废渣通常可以代替石灰，与土、碎石、煤渣和矿渣等混合，制成各类二渣土、三渣土与稳定土，作为路面与人行道的基层。

3.粉煤灰

粉煤灰又称飞灰，是从火力发电站燃烧煤粉后的烟尘中，通过电或者机械收尘方法捕集得到的工业废料，在干燥状态下呈淡灰色粉末状，孔隙率大，干燥松散容重约为0.6g/cm3，通过0.074mm筛孔的颗粒约为80%左右。粉煤灰由于CaO与MgO含量低，主要成分是SiO2与Al2O3，因此本身的水硬性极少，只有加入活性剂的情况下才能有凝结硬化作用，具有一定的水硬性与水稳性。

粉煤灰主要使用在下列几方面：

（1）作水泥的外掺剂，可有效地代替部分水泥。

（2）掺入石灰土中制成石灰粉煤灰稳定土，用于路基的改善与加固、修筑道路、停车场等基层与底基层。

（3）可以用来制备混凝土、筑路堤、制作轻骨料（粉煤灰陶拉）及制造砖与砌块。

粉煤灰常因来源不一，造成其品质与性能的很大差异，在使用上有时较为困难。我国对用作水泥混凝土掺加剂和道路基垫层的粉煤灰的技术品质都作了规定，如在含水量、烧失量、三氧化硫、细度、标准稠度用水量、抗压强度及含煤量等方面都有所规定。