摘要：按照國家和自治區(qū)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排工作要求，新疆將建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型行業(yè)作為加快轉(zhuǎn)變交通運(yùn)輸發(fā)展方式的重點(diǎn)，力求在“兩型”行業(yè)建設(shè)和節(jié)能減排方面發(fā)揮積極作用。礦山固體廢棄物筑路技術(shù)是利用礦山廢棄鋼渣、碎石等材料，提出加速鋼渣陳化降解的方法，實(shí)現(xiàn)鋼渣的快速降解。鋼渣在混合料中開始活性較低，隨著時(shí)間的增加，慢慢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成絮狀物，填充混合料中的孔隙并起到黏結(jié)作用。隨著齡期的增長，混合料中的各種反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，在混合料中逐漸形成一個(gè)網(wǎng)狀連接，使混合料之間更加密實(shí)，從而不斷提高水泥穩(wěn)定碎石-鋼渣混合料的強(qiáng)度。該技術(shù)的應(yīng)用，提高了鋼渣利用率，降低了鋼渣的周轉(zhuǎn)和堆放場地，使工業(yè)廢棄物得以再利用，進(jìn)一步發(fā)展綠色建筑材料，減少了新材料的開采，節(jié)約了大量資源。關(guān)鍵詞：道路建設(shè)；路基材料；固體廢棄物；廢棄鋼渣；綠色環(huán)保1技術(shù)概況在等級公路的建設(shè)過程中，原材料的性質(zhì)直接影響公路的各項(xiàng)路用性能，對路面質(zhì)量的好壞起至關(guān)重要的作用。該項(xiàng)目通過對原材料的組成、物理力學(xué)性能進(jìn)行分析研究，根據(jù)水穩(wěn)鋼渣礫石混合料的相關(guān)級配參數(shù)，以不同的水泥劑量進(jìn)行最大干密度和最佳含水率的試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測，為施工機(jī)械組合、碾壓遍數(shù)、碾壓速度的控制提供依據(jù)，以達(dá)到壓實(shí)度要求，使其更好地發(fā)揮出功能。級配類型對水泥穩(wěn)定類材料抗干縮、抗溫縮性能有著十分顯著的影響，通過前期試驗(yàn)及分析發(fā)現(xiàn)，骨架密實(shí)型級配較懸浮密實(shí)型級配更能顯著提高抗干縮、抗溫縮、抗沖刷性能。通過綜合考慮鋼渣自身特性，結(jié)合鋼渣與依托工程所用礫石配伍性，根據(jù)各檔集料篩分結(jié)果，以及參考《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》，進(jìn)行水穩(wěn)鋼渣礫石基層配合比設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。后期通過監(jiān)控應(yīng)用項(xiàng)目運(yùn)行狀況、分析排查存在故障地方、評估道路當(dāng)前性能等，使其延長道路使用壽命、保障道路性能。通過定期檢測的方法進(jìn)行道路養(yǎng)護(hù)，其過程嚴(yán)格按照國家規(guī)定的檢查評定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，每次檢測完畢后均需出具其應(yīng)用項(xiàng)目及針對應(yīng)用技術(shù)詳細(xì)的檢測報(bào)告和相應(yīng)的處理措施。該技術(shù)可用在各等級公路及城市道路工程水穩(wěn)基層中。2技術(shù)原理鋼渣，其耐磨性能、強(qiáng)度、抗凍融能力等各項(xiàng)指標(biāo)相當(dāng)于甚至優(yōu)于普通的花崗巖、玄武巖或石灰?guī)r礫石，技術(shù)性能指標(biāo)完全滿足工程集料的規(guī)范要求，它具有的潛在活性是“過燒硅酸鹽水泥熟料”，鋼渣的物理力學(xué)性能與天然礫石較為接近，是一種潛在的優(yōu)良筑路材料。鋼渣中主要含有的物質(zhì)有鐵鋁鈣相（Ca2(Fe，Al)2O5）、氫氧化鈣（Ca(OH)2）、硅酸三鈣（C3S）、碳酸鈣（CaCO3）、RO相（MgO、FeO和MnO的固溶相）、硅酸二鈣（C2S）和游離氧化鈣（C2F），由于鋼渣中有與水泥相同的物質(zhì)C3S和C2S，使得其鋼渣也具有膠凝性能，具有較好的水硬性，同時(shí)鋼渣早期水化產(chǎn)生的膠凝性能要比水泥的小很多。隨著鋼渣與水反應(yīng)時(shí)間的增加，C3S和C2S不斷發(fā)生水化反應(yīng)，生成一些白色絮狀物，即C-S-H凝膠和Ca(OH)2。但是其初始反應(yīng)較慢，生成的物質(zhì)較少，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，28d鋼渣與水發(fā)生較多的反應(yīng)，生成大量物質(zhì)，這些物質(zhì)緊密相連，并且緊緊地將鋼渣和礫石顆粒連接在一起，形成牢固的結(jié)構(gòu)，增加了混合料的整體強(qiáng)度。而水泥穩(wěn)定鋼渣礫石混合料的強(qiáng)度由兩部分組成：一是集料之間的相互嵌擠形成的骨架強(qiáng)度(物理強(qiáng)度)；二是結(jié)合料之間、結(jié)合料與集料之間的膠結(jié)強(qiáng)度(化學(xué)強(qiáng)度)。其強(qiáng)度形成和發(fā)展的過程主要包括機(jī)械壓實(shí)、水泥水化凝結(jié)和硬化、水泥水化產(chǎn)物與鋼渣集料間的反應(yīng)。首先通過機(jī)械壓實(shí)，使鋼渣和礫石中的孔隙逐漸減小并且被細(xì)的鋼渣和礫石填充一部分，形成了初期的強(qiáng)度；其次，水泥由于水化、凝結(jié)和硬化作用，出現(xiàn)水化產(chǎn)物，并逐漸成為一定強(qiáng)度的水泥石固體；還有鋼渣的補(bǔ)強(qiáng)作用以及發(fā)生的碳酸化作用，生成了硬度較好的CaCO3晶體，并且能把混合料中的顆粒進(jìn)行有效黏結(jié)，從某種程度上提高混合料的強(qiáng)度。綜上所述，水泥穩(wěn)定鋼渣礫石基層，因?yàn)殇撛陨碛幸欢ǖ募壟?，與礫石一起能形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，此外，鋼渣密度大，硬度高，自身強(qiáng)度大，與礫石形成的骨架強(qiáng)度也較高?；旌狭现械乃嘣谒h(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行離子交換，生成膠結(jié)狀物質(zhì)。鋼渣在混合料中開始活性較低，但是隨著時(shí)間的增加，鋼渣在混合料中慢慢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成絮狀物，填充混合料中的孔隙并起黏結(jié)作用。隨著齡期的增長，混合料中的各種反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，在混合料中逐漸形成一個(gè)網(wǎng)狀連接，使混合料之間更加密實(shí)，從而不斷提高水泥穩(wěn)定碎石-鋼渣混合料的強(qiáng)度。3關(guān)鍵技術(shù)及工藝流程該技術(shù)使用到的設(shè)備有：拌和站自動(dòng)化拌和設(shè)備、大型推土機(jī)、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)等。3.1關(guān)鍵技術(shù)（1）工廠化加速鋼渣陳化工藝由于鋼渣利用率低，原處置工藝以堆棄為主，即在自然狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)f-CaO的陳化降解，一般6個(gè)自然月可達(dá)到安定性的要求?，F(xiàn)為滿足公路施工進(jìn)度的需求，提出加速鋼渣陳化降解的方法，即采用灑水熱悶的工藝，實(shí)現(xiàn)鋼渣的快速降解，做到即出即用，既提高鋼渣利用率，也降低了鋼渣的周轉(zhuǎn)和堆放場地，避免其固結(jié)硬化。（2）鋼渣與新疆就地取材礫石材料的復(fù)配關(guān)鍵技術(shù)國內(nèi)外已有成果均是鋼渣與碎石進(jìn)行綜合利用，且利用率僅為5%~10%左右。本次研究結(jié)合新疆地產(chǎn)材料，首次實(shí)現(xiàn)鋼渣與礫石復(fù)配后在高速公路水穩(wěn)基層的成功應(yīng)用，通過復(fù)配優(yōu)化技術(shù)在鋼渣摻量30%時(shí)可形成良好的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。同時(shí)在試驗(yàn)室復(fù)配鋼渣摻量達(dá)到了60%，為今后進(jìn)一步加大比例應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。（3）特殊快速檢測關(guān)鍵技術(shù)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)檢測以7d彎沉和鉆芯進(jìn)行質(zhì)量控制，由于鋼渣水化反應(yīng)及強(qiáng)度增長規(guī)律的特殊性，根據(jù)依托工程提出施工中以實(shí)時(shí)壓實(shí)度檢測指標(biāo)控制，同時(shí)采用28d彎沉和鉆芯進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，攻克了施工中質(zhì)量評定難題。（4）水泥鋼渣礫石基層5小時(shí)快速施工關(guān)鍵技術(shù)體系根據(jù)依托工程實(shí)施情況，提出高速公路鋼渣摻量30%與礫石復(fù)配，水泥劑量5%，通過延遲試驗(yàn)制定岀水穩(wěn)鋼渣礫石混合料拌和、碾壓、成型綜合5小時(shí)水穩(wěn)基層快速施工工藝及成套關(guān)鍵技術(shù)，并編制出省部級工法。3.2工藝流程利用在新疆某水泥廠采用新型干法工藝燒制出的鋼渣基熟料，并利用鋼渣的物理特性，先期進(jìn)行了水穩(wěn)鋼渣礫石基層的應(yīng)用和觀測。以鋼渣材料的膨脹率試驗(yàn)評價(jià)鋼渣的安定性，陳化時(shí)間達(dá)到一年以上的鋼渣安定性良好，可用于水穩(wěn)基層的施工。在碾壓時(shí)采用單鋼輪和雙鋼輪壓路機(jī)組合方式碾壓，提高水穩(wěn)基層壓實(shí)度及強(qiáng)度，最后再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可形成板體結(jié)構(gòu)良好、強(qiáng)度高的水穩(wěn)基層。此外，在鋼渣f-CaO快速陳化降解工藝上與新疆八一鋼鐵有限責(zé)任公司提出灑水熱悶渣法，可有效縮短鋼渣陳化降解時(shí)間，達(dá)到即出即用，滿足工程快速施工的要求。4技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)公路建設(shè)廣泛采用半剛性基層材料，這種傳統(tǒng)的路面材料對資源和能源消耗巨大，而且性能還有待進(jìn)一步改善。礦山固體廢棄物筑路技術(shù)相較于正常的筑路技術(shù)，將鋼渣作為道路材料循環(huán)利用，減少了大量砂石材料的開采。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在高速公路中水穩(wěn)基層每公里可利用鋼渣3萬噸，同時(shí)在其他層位應(yīng)用，鋼渣能達(dá)到可觀的變廢為寶的作用。不僅減少了原材料的開采及二次加工的機(jī)械運(yùn)作，避免了粉塵污染，減少碳排放，而且加大了固體廢棄物的循環(huán)利用，促進(jìn)了工程建設(shè)的綠色發(fā)展。按照國家和自治區(qū)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排工作要求，新疆將建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型行業(yè)作為加快轉(zhuǎn)變交通運(yùn)輸發(fā)展方式的重點(diǎn)，力求在“兩型”行業(yè)建設(shè)和節(jié)能減排方面發(fā)揮積極作用。該技術(shù)適用的專業(yè)領(lǐng)域?yàn)榈缆饭こ?、公路工程等。而該技術(shù)需具備的技術(shù)方面條件如下，在工藝及設(shè)備方面，需要采用灑水熱悶的工藝，實(shí)現(xiàn)鋼渣的快速降解，做到即出即用，確保原材料鋼渣安定性的良好，設(shè)備上確保材料的制備，施工相關(guān)的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等載具設(shè)備齊全。在施工方面，水穩(wěn)鋼渣礫石混合料需在拌和完成后運(yùn)至攤鋪現(xiàn)場不超過5小時(shí)內(nèi)完成碾壓成型，特殊情況下不超過5.5小時(shí)完成碾壓成型，可保證基層結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度。5技術(shù)應(yīng)用情況根據(jù)我國環(huán)境資源稅法，針對大宗型固體廢棄物以堆放方式處置的需繳納25元/噸的污染排放稅。該技術(shù)在新疆阿克陶農(nóng)村公路項(xiàng)目進(jìn)行了鋼渣水泥的路面鋪筑，累計(jì)20.6km。在工程中，水穩(wěn)鋼渣礫石基層中應(yīng)用廢舊鋼渣3.1萬噸，為企業(yè)減少納稅31000噸×25元/噸=775000元。同時(shí)，鋼渣的應(yīng)用替代部分礫石，根據(jù)配合比替代30%的礫石，通過換算可得到節(jié)省礫石8215噸。礫石價(jià)格以50元/噸計(jì)算，則節(jié)省直接工程成本410750元。累計(jì)減少企業(yè)及工程成本1185750元。若水穩(wěn)基層結(jié)構(gòu)以每公里計(jì)算，寬為20m、厚度36cm的水穩(wěn)基層每公里可節(jié)約納稅和工程成本約40萬元。依托工程除在烏奎高速1標(biāo)外，在其他標(biāo)段累計(jì)推廣應(yīng)用鋼渣32萬噸，共累計(jì)節(jié)約成本1305萬元。由社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益情況匯總可得，每使用1噸鋼渣，可節(jié)省成本13.3元。通過資料收集與調(diào)研、理論分析、試驗(yàn)研究、工程應(yīng)用驗(yàn)證和歸納總結(jié)的研究途徑，本項(xiàng)目擬采取的研究方法科學(xué)合理，項(xiàng)目技術(shù)路線合理，安排緊湊，具備一定的可行性。實(shí)施方案具體分為以下幾個(gè)階段：（1）調(diào)研。與業(yè)主主要主管部門、監(jiān)理單位進(jìn)行調(diào)研，把握工程主要技術(shù)特點(diǎn)和需求。同時(shí)在施工階段開展了現(xiàn)場調(diào)研，和新疆八一鋼鐵廠緊密對接，進(jìn)行鋼渣的基本屬性試驗(yàn)，掌握八鋼所生產(chǎn)鋼渣的具體特點(diǎn)。（2）編制實(shí)施方案。在第一階段調(diào)研后，針對項(xiàng)目上的問題與需求，提出初定考慮實(shí)施的技術(shù)內(nèi)容與規(guī)模，也包括順利實(shí)施該技術(shù)需解決的相關(guān)細(xì)節(jié)。（3）確定實(shí)施方案。根據(jù)交通工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，與業(yè)主、建立單位做進(jìn)一步的溝通，確定最終使用鋼渣鋪筑路基、水穩(wěn)層以及鋼渣路面的路段，并確定該工作順利實(shí)施的具體方案。（4）深化分析與研究。為保證項(xiàng)目的工程質(zhì)量，分析不同陳化時(shí)間的鋼渣屬性，根據(jù)鋼渣生產(chǎn)工藝對鋼渣粒徑的選取以及鋼渣用于水穩(wěn)基層、面層的試驗(yàn)研究。6節(jié)能降碳效益測算評價(jià)6.1節(jié)能降碳效益預(yù)計(jì)可形成的節(jié)能降碳能力：參考熱再生計(jì)算方法，每利用1t廢舊鋼渣可減少碳排放量為2.543kgce/t×8215t×2.4567=51322.3kgCO2/t（即減少碳排放51.3t）。6.2經(jīng)濟(jì)效益依托工程中，在水穩(wěn)鋼渣礫石基層中應(yīng)用廢舊鋼渣3.1萬噸，為企業(yè)減少納稅31000噸×25元/噸=77.5萬元。同時(shí)，根據(jù)配合比鋼渣替代30%礫石，通過換算可得到節(jié)省礫石8215噸。礫石價(jià)格以50元/噸計(jì)算，則節(jié)省直接工程成本41.075萬元。累計(jì)減少企業(yè)及工程成本118.575萬元。若水穩(wěn)基層結(jié)構(gòu)以寬20m、厚度36cm計(jì)算，則每公里水穩(wěn)基層可節(jié)約企業(yè)納稅和工程成本約40萬元。依托工程除在烏奎高速1標(biāo)外，在其他標(biāo)段累計(jì)推廣應(yīng)用鋼渣32萬噸，共累計(jì)節(jié)約成本1305萬元，由此可見廢舊鋼渣在道路工程中的循環(huán)利用具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少了大量的環(huán)境污染。6.3社會(huì)效益采用該技術(shù)可以減少生態(tài)污染，可避免大量開采山石、保護(hù)水土資源，且能減少原材料開采及二次加工的機(jī)械運(yùn)作，避免了粉塵污染、尾氣排放，減少碳排放。與此同時(shí)，加大了固體廢棄物的循環(huán)利用，推動(dòng)綠色發(fā)展。技術(shù)應(yīng)用后的推廣潛力，表現(xiàn)在以下的效益和應(yīng)用前景上：（1）廢舊鋼渣的應(yīng)用使以往以固態(tài)存在的工業(yè)廢棄物得以再利用，打破傳統(tǒng)的水穩(wěn)基層攤鋪施工均以開采天然石材為手段，進(jìn)一