利用工業(yè)廢棄物制備可控低強(qiáng)度材料（CLSM）概述

摘要：可控低強(qiáng)度材料的具有強(qiáng)度低、流動(dòng)性好、有效利用廢棄物的典型特點(diǎn)。以粉煤灰、水泥窯灰、礦山酸性排渣等為例介紹了當(dāng)前CLSM 在大量利用工業(yè)廢棄物研究的一些規(guī)律。最后文中還討論了CLSM 的優(yōu)點(diǎn)和在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該注意的一些問題。
關(guān)鍵詞：CLSM，低強(qiáng)度，高流動(dòng)性，工業(yè)廢棄物
1 CLSM 的定義
針對(duì)目前工業(yè)廢棄物的排放日益增加，不僅占用大量的土地資源，造成諸多的二次污染問題，同時(shí)與環(huán)境保護(hù)要求不斷提高愈發(fā)不相協(xié)調(diào)。有關(guān)工業(yè)廢棄物的有效再利用日益成為各個(gè)高校和研究所的研究熱點(diǎn)。可控低強(qiáng)度材料就是其中之一，可控低強(qiáng)度材料由美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)定義為：28 天抗壓強(qiáng)度不大于8.3MPa 的材料。CLSM 的典型組成為水泥、粗細(xì)集料、水和以粉煤灰為代表的其它工業(yè)廢棄物。
CLSM 的其它名稱有：可控密實(shí)填充材料；流動(dòng)砂漿;：流動(dòng)填充材料：貧水泥回填材料等等。事實(shí)上，可控低強(qiáng)度材料是一系列具有不同用途的低強(qiáng)度材料的總稱。例如，強(qiáng)度較高的材料可用于建筑物下的建筑回填，而經(jīng)摻入泡沫材料的低強(qiáng)度、低密度的可控低強(qiáng)度材料則可以用于隔熱回填料。所以對(duì)于具體的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，選擇CLSM的類型。
可控低強(qiáng)度材料不同于混凝土，也不同于水泥，這種材料不需要養(yǎng)護(hù)或者壓實(shí)，其強(qiáng)度比混凝土低得多，但是可以與壓實(shí)回填料相當(dāng)?？煽氐蛷?qiáng)度材料不要求有較好的抗凍融性、抗磨蝕、抗化學(xué)侵蝕能力。這種材料比土質(zhì)或者砂?；靥畈牧腺F，但是這種材料比傳統(tǒng)的回填材料有許多優(yōu)越的性能。
2 CLSM 的顯著特點(diǎn)
2.1 低強(qiáng)度
大多數(shù)用于回填的CLSM 抗壓強(qiáng)度變化范圍是0.35-2.00MPa，保證在以后能夠進(jìn)行二次回填，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整材料組分的含量可以獲得更高的抗壓強(qiáng)度。CLSM 的水泥含量一般為50-100Kg/m3，用以提供所需的強(qiáng)度。與結(jié)構(gòu)混凝土相比較低性能要求使得可以利用工業(yè)廢棄物為原料生產(chǎn)CLSM。S. T¨urkel[1]研究得出由含有低摻量火山灰水泥、高摻量的C 級(jí)粉煤灰和壓碎石灰石制備的CLSM 在365 天的抗壓強(qiáng)度為1.16—2.80MPa 范圍內(nèi)。
2.2 高流動(dòng)性　　CLSM 不是一種結(jié)構(gòu)材料，因此不能認(rèn)為是混凝土。CLSM 是一種能夠代替密實(shí)土壤主要用作回填材料的流動(dòng)性膠凝材料，這種流動(dòng)性填充材料要求不經(jīng)過(guò)搗筑和壓實(shí)就能夠獲得要求的強(qiáng)度，所以可以設(shè)計(jì)為流態(tài)狀，CLSM 主要用于難以或者不可能應(yīng)用可以填充材料的土木工程的回填中，因?yàn)樵谀切┑胤綕沧⒑蛽v實(shí)是很困難的。在致密或者密集的地方，回填材料的擴(kuò)展和壓實(shí)通常通過(guò)人工完成，耗費(fèi)操作時(shí)間，提高操作成本。
通過(guò)加入大量水或者摻入引氣劑、塑化劑等外加劑從而獲得較好的工作性。具有高度流動(dòng)性的類似混凝土的材料一般粘結(jié)性較差，所以需要大量摻入細(xì)集料，否則有離析的危險(xiǎn)。因?yàn)镃LSM 的力學(xué)性能低于混凝土的力學(xué)性能，所以在生產(chǎn)CLSM 時(shí)可以大量摻入細(xì)粒物料來(lái)改善材料的工作性能而不破壞其力學(xué)性能。這也是大量工業(yè)廢物得以有效利用的原因。
M.A. Gabr 和John J. Bowders[2]研究了以礦山酸性排渣和粉煤灰制備的典型CLSM，其擴(kuò)展度達(dá)到229mm，在許多試驗(yàn)中根據(jù)這個(gè)擴(kuò)展度來(lái)確定需水量，而且當(dāng)波特蘭水泥的含量為2.5％，石灰的含量為2.5％時(shí)，CLSM 能夠獲得229ｍｍ的合適擴(kuò)展度，當(dāng)波特蘭水泥的含量大于2.5％，擴(kuò)展度接近215ｍｍ，認(rèn)為是合適工程應(yīng)用的，而當(dāng)石灰的含量大于2.5％時(shí)，擴(kuò)展度為180ｍｍ，認(rèn)為流動(dòng)度太低，而不適合工程應(yīng)用。
以粉煤灰為典型代表的工業(yè)廢棄物，顆粒形狀為球形，能夠充分發(fā)揮其形態(tài)效應(yīng)，提高了CLSM 的流動(dòng)性，以至于這種材料容易施工，需要一點(diǎn)或者不需要搗筑和壓實(shí)。

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