工业废渣应用于混凝土路面砖的试验研究
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摘 要：在混凝土路面砖中使用粉煤灰代替部分水泥、高炉渣代替部分碎石，研究了粉煤灰及高炉渣代替量对混凝土路面砖性能的影响。结果表明：以生产配合比为基础，粉煤灰的最大代替量为4%，高炉渣的最大代替量为30%。实现了工业废弃物的再利用，为生产配合比的优化提供了参考。
关键词：粉煤灰;高炉渣;混凝土路面砖;抗压强度
1 引言
工业废渣是一种具有潜在活性的工业废弃物，随着工业生产的发展，工业废渣数量日益增加，据统计我国工业废渣堆积所浪费的土地面积达到了大约400万亩，其消极堆放，占用土地，污染土壤、水源和大氣，对生态环境造成巨大压力。经过适当的工艺处理，利用工业废渣生产混凝土路面砖，可以使废物再利用，不仅降低了工业废渣对存贮场地的占用率，节约矿产资源减少了开采矿产过程中对环境的破坏，实现了生产过程中的良性循环，产生了良好的经济效益，有利于企业的可持续发展。
2 试验方案
2.1 原材料
水泥：采用白银寿鹿山P.O42.5普通硅酸盐水泥，其物理性能见表1。
粉煤灰：采用白银热电厂排放的二级粉煤灰，其性能见表2。
碎石（3-5）：取自甘肃省景泰县恒通碎石厂，其物理性能见表3。
高炉渣：取自甘肃省皋兰炼钢厂，其物理性能见表3。
水洗砂：取自兰州新区石门沟兰州新区市政砂场，其物理性能见表4。
石英砂：采用甘肃金盛石英砂厂普通石英砂，其物理性能见表4。
2.2 实验设计
混凝土路面砖以兰州新区市政建材自己研发配合比为基础，固定面层配合比，基层采用粉煤灰代替部分水泥，高炉渣代替部分碎石制备混凝土路面砖，具体配合比设置见表5 ，分析不同代替量对混凝土路面砖性能的影响。
2.3 样品成型
实验样品采用瑞图RT-15A砌块成型机干法成型，采用200mm×100mm×60mm模具，成型压力20MPa，振动时间0.3s，按照设计好的试验配合比方案依次称取原材，将水泥与面砂加入面料搅拌机搅拌均匀;再将水泥、粉煤灰、高炉渣和碎石加入底料搅拌机拌合2min，最后再缓慢加入水，加水过程保持一直搅拌，加水至底料相对湿度为38%±2%时停止加水，最后搅拌1min完成底料拌合。将拌合好的面料与底料分别由面料搅拌机和底料搅拌机通过皮带传送至主机，分层加入模具振压成型，成型脱模后放入标准养护窑养护。
2.4 性能检测
养护至规定龄期后，按照GB 28635—2012《混凝土路面砖》对所制备的混凝土路面砖进行性能检测。
3 结果与分析
3.1 粉煤灰掺量对混凝土路面砖力学性能的影响
粉煤灰掺量与混凝土路面砖强度关系见图1。由图1分析可知，粉煤灰掺量与混凝土路面砖性能有着密切关系，随粉煤灰掺量的增加，混凝土路面砖7d和28d抗压强度均下降，且粉煤灰掺量越高早期强度越低，当粉煤灰掺量小于6%时，7d强度低于基准强度，但28d强度大于40MPa，28d强度符合GB 28635—2012《混凝土路面砖》规范要求，这是由于粉煤灰的水化速度小于水泥熟料，故掺加粉煤灰后早期强度低于普通混凝土路面砖，随养护龄期的增加，后期粉煤灰二次水化反应开始，所以后期强度开始大幅增长，28d强度可以达到规范要求。
3.2 高炉渣对混凝土路面砖力学性能的影响
高炉渣掺量与混凝土路面砖强度关系见图2。由图2分析可知，随高炉渣掺量的增大，路面砖强度降低，这是由于高炉渣密度小于碎石，颗粒强度低于普通碎石，孔隙率大于碎石，路面砖凝结时内部接触点减少，粘结面积减少，空隙率增大，造成强度减小。
3.3 粉煤灰及高炉渣掺量对混凝土路面砖重量的影响
粉煤灰及高炉渣掺量对混凝土路面砖重量的关系见图3。粉煤灰和高炉渣的密度小于水泥及碎石，因此随粉煤灰及高炉渣掺量的增加，混凝土路面砖重量减小，与图3、4所示吻合，路面砖重量的减小可以减轻运输压力，降低运输成本，便于现场施工。
4 结束语
（1）混凝土路面砖中使用粉煤灰代替部分水泥、高炉渣代替部分碎石实现了工业废渣的再利用，为工业废渣的再利用提供了参考方向。
（2）随粉煤灰与高炉渣掺量的增加，混凝土路面砖7d、28d龄期强度下降，重量减小。
（3）当粉煤灰掺量为4%，高炉渣掺量为20%时，强度满足GB 28635—2012《混凝土路面砖》要求，混凝土路面砖重量最轻。
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