可控性低强度材料应用

可控性低强度材料应用可控性低强度材料，也被称作流动性填料、无收缩性填料、流动性砂浆以及可控密度填料。一、可控性低强度材料作为一种新型的回填材料，具有以下优点：(1)可流动。可控性低强度材料作为能够代替密实土壤用于回填的流动性胶凝材料，具有高流动性的优点。用于管道工程时，不需要夯实就能够充填管沟空间，减少了以往施工中夯实和压密度检查等工序，降低了施工工作量和施工噪音。所以此种材料可应用于那些难以浇注和捣实的回填工程中。(2)易挖掘。与普通混凝土相比，可控性低强度材料的强度不高，大多数用于回填的可控性低强度材料抗压强度变化范围是0.35～2.00MPa。低强度的特点方便于日后挖掘维修，保证以后能够进行二次回填。可控性低强度材料的水泥含量一般为50～100kg/m3，根据不同工程的性能要求，通过适当调整材料组分的含量可以获得更高的抗压强度。(3)不沉陷。可控性低强度材料在拌和过程中，由于水泥固化和水分蒸发而硬化成型，得到的成型体密实并且均匀。没有粉状颗粒回填材料常有的密实度与平整度的矛盾，能够降低施工的难度。且不需震动或碾压密实，降低了施工工作量。(4)可快速硬化。通常可控性低强度材料在3～5小时硬化。通过掺入早强剂就可以调节材料的凝结时间，使材料在数小时内具有强度并可开放交通[4]，由于施工方便，工期较短，可控性低强度材料特别适用于市区管道工程中。(5)低渗透。通常可控性低强度材料的渗透速率与土壤相似，为10-4～10-5cm/sec，在工程的要求下，可以提高抗渗性，渗透速率降低至10-7cm/sec。(6)抗冻融。可控性低强度材料如同普通混凝土，通过加入引气剂来抵抗冻融的破坏。所以道路不会出现因冻融而造成的翻浆现象。(7)密度可变。通过加入不同密度的原材料和引气剂，普通可控性低强度材料密度可达到1600kg/m3,泡沫可控性低强度材料的密度可达到320kg/m3。(8)可控性低强度材料可利用各种工业固体废弃物作为原料，绿色环保，避免环境污染。利用场地开挖土石方作为骨料，可减少天然砂石材料的耗用，有利于节约资源。总之，与传统的管道回填材料(回填砂、粘土等)相比，这种可控性低强度材料具有性能优异、施工方便、绿色环保等诸多优点。二、可控性低强度材料组成常规可控性低强度材料材料组成与普通混凝土类似，主要由胶凝材料、集料、水以及各种添加剂组成。胶凝材料主要为水泥、粉煤灰;集料为细骨料、或精骨料、或者两者皆有;添加剂有引气剂、早强剂等，用来调整可控性低强度材料的工作性能，以满足不同施工或力学上的要求。虽然与普通混凝土的组成材料相类似，但可控性低强度材料在对原材料的技术要求方面，没有混凝土的要求严格。目前，由于可控性低强度材料是一种相对比较新型的材料，兴起于20世纪70年代，行业内对可控性低强度材料还缺乏系统的充分的认识和深入的理解。并且由于可控性低强度材料可回收利用工业生产过程中产生的废弃物或建筑垃圾，这些废弃物对可控性低强度材料的性能影响规律还缺乏系统的研究。所以国内外还没有专门针对可控性低强度材料材料技术要求的规范或标准。三、可控性低强度材料主要利用的工业废弃物3.1电厂燃煤副产物粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，它是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。可控性低强度材料组成中，粉煤灰是最常见的原料。ACI委员会报告已经作出规定：可以用相对低掺量的水泥来激发粉煤灰(C级和F级)的火山灰活性，用来生产可控性低强度材料填充材料[5]。薛永杰[7]利用电厂燃煤副产物——脱硫石膏和脱硫渣制备可控性低强度材料的工作如下：首先，利用脱硫副产物制备胶凝材料以替代水泥在可控性低强度材料中的应用;其次以脱硫副产物、粉煤灰、破碎钢渣和废旧混凝土作为集料添加一定量的水和外加剂制备可控性低强度材料混合料。3.2水泥窑灰水泥窑灰是水泥生产过程中的副产品。水泥窑灰为细颗粒状，主要由水泥熟料高温生产过程中的静电收尘器中的氧化的、无水的、微小颗粒组成。生产熟料用的原材料以及在回转窑中用来加热材料的碳基燃料的类型和来源决定了水泥窑灰的化学组成。大多数的水泥窑灰中钾、铝的含量较高。3.3矿山酸性排渣矿泥采用矿山酸性排渣矿泥和粉煤灰制备可控性低强度材料。矿山酸性排渣矿泥取自沉降池，是地下矿井水通过沉降池用消石灰Ca(OH)2处理后得到的。这种石灰基工业废弃物，与粉煤灰混合后，表现出与水泥相似的自硬化特性。3.4水库污泥水库污泥的主要组成成分是蒙脱石粘土，当与水混合时会引起一定程度的有害膨胀。对水库污泥进行了有机改性，用改性后的水库污泥代替可控低强度材料中的细集料。3.5尾砂尾砂是选矿厂在特定的经济技术条件下，将矿石磨细，选取有用成分后排放的废弃物。四、可控性低强度材料的应用目前，国内已经有一些工程在应用可控性低强度材料，但还未见大量有关可控性低强度材料的报道。由于许多不同性质的材料可作为可控性低强度材料的原材料，使得可控性低强度材料的性能灵活可调，所以可控性低强度材料在许多工程上具有广泛应用范围。回填工程：可控性低强度材料可用于各种沟槽管洞、废弃的隧道、水渠、地下室和其它地下结构的回填工程。可控性低强度材料由罐车浇筑或泵送后硬化成型，无需振动、碾压、击实等工序，相同质量要求的条件下，可大大提高施工进度。并且还能减少相关的机械和人工的使用，降低成本。路基工程：可控性低强度材料作为路基材料，可以解决粉状材料平整度与密实度的矛盾、土壤冻融翻浆的现象。可控性低强度材料用于立交桥桥涵台背回填，可减少回填材料的沉降，降低挡墙荷载。管道埋设工程：可控性低强度材料能够很好的满足电力电讯管道、热力管道等，对底部填充的要求，做到流动的均匀支撑。不同的管路，可在可控性低强度材料中掺加不同的色料，以便区分。管道隔热或散热工程：掺入隔热材料或导热材料在可控性低强度材料中