摘要：路面砖就是指的步道砖，其在人行道、广场、庭院及住宅小区中被广泛应用。近些年来，因为我国的很多小企业在生产工艺方面相对落后，而且生产设备陈旧，从而使得生产出的路面砖时经常发生脱色、表皮脱落及抗冻性较差等情况，不仅大大缩短了产品的使用寿命，并且还对城市美观造成一定的影响。为了使产品质量不断提升，将国家新标准要求进一步满足，考虑到目前我国对生态及环保的要求，需要对三废资源的再利用大力倡导，所以，确定以钢厂的废矿渣为主要原料进行新型生态高强路面砖的研发与生产。该路面砖的组成主要有高标号水泥、石英或机制砂、矿渣等原材料，在生产设备方面则对美国贝塞尔大型先进生产线所采用，工艺采用两次布料一次压制成型。如果能够研发成功该产品项目并且大力投产，那么就能够使我国路面砖的生产水平和产品质量有效提升。
关键词：新型生态；高强路面砖；应用
1国内发展状况
我国混凝土路面砖的生产也有较长的历史，最早生产的是浇注成型的混凝土路面砖，厚度较薄，其强度、抗折与耐磨性较低，使用寿命短。有些城市用塑料模浇注生产光面彩色混凝土路面砖在雨雪天地面光滑，行人经常滑倒受伤。后期一些先进的企业，由于引进生产线或自制生产设备，采用较好的原材料与配比，成型与养护比较规范，产品质量好，但生产成本与销售价格则比较高；而一些小厂采用简陋设备生产，采用劣质与便宜的原材料，成型与养护差，产品质量低，但生产成本与销售价格低，与一些产品质量好的大、中企业争夺市场。一些小企业生产的劣质路面砖，在使用二三年，出现表面层脱落，砖体开裂，失去使用功能。为进一步提高路面砖产品质量要求，国家于2013年6月正式颁布实施了新标准GB/T28635-2012《混凝土路面砖》，替代了原建材行业推荐标准JC/T446-2000《混凝土路面砖》。新标准中最低抗压强度由原Cc30提高到Cc40，重点强调了耐磨、抗冻及防滑性能。当前国家大力倡导三废资源的再利用，因此采用当地废矿渣为主要原材料，并使用大型成套先进生产设备生产的符合质量标准要求的新型生态高强路面砖，可以有效降低生产成本和销售价格，达到价廉物美，是我们客户优先的选择。
2试验研究
2.1主要性能指标
抗压强度≥CC40、抗冻性（D35）≤20%耐磨性（磨坑长度）≤32.0mm
2.2试验原材料
混凝土原材料主要由高标号水泥、石英砂或机制砂、本地钢厂废矿渣、矿物颜料和水组成。本试验采用的水泥为”金隅”牌P.042.5普通硅酸盐水泥。骨料采用矿渣，骨料粒径采用0-2.5、0-5.0、0-10mm的单一粒级，拌制的混凝与养护用水为自来水。
2.3试验设计
为了研究混凝土性能与各影响因素的关系，找出能够满足混凝土强度的最优配合比方案。本文利用正交设计原理，得到水灰比、骨灰比与骨料粒径对混凝土主要性能指标的影响关系。
2.4水灰比
水灰比是影响混凝土主要性能的因素之一，本试验取0.45、0.50、0.55等三个水平进行研究。
2.5骨灰比
骨灰比的大小影响骨料颗粒表面包裹的水泥浆薄厚程度，本试验取4.5、5.0、5.5等三个水平进行研究。
2.6骨料粒径
粗骨料是混凝土的结构骨架，对混凝土强度影响较大，本试验采用单粒径废矿渣，粒径分别为0--2.5mm、0--5.0mm、0--10.0mm等三个水平进行研究。
2.7试件成型与养护
（1）面层：胶凝材料：P.042.5普通硅酸盐水泥细骨料：优质石英砂，模数在2.5~3.0之间。矿物颜料：1.5%配合比为1：2.5（2）基层：胶凝材料：P.042.5普通硅酸盐水泥粗骨料：采用0--2.5mm、0--5.0mm、0--10.0mm矿渣（3）试件的制备采用试模，尺寸200×100×60mm制备抗压试体；将一定量的混合料搅拌均匀后装入试模中，经震动、压制成型。每个试件基层先稳压，后摊铺面层一次加压成型，成型压力为14.0MPa。成型24h后脱模，然后七天内保持室温23＋2℃，湿度50％以上条件养护，随后可自然养护至28天龄期进行测试。
2.8试验方法
采用正交法设计混凝土路面砖的配合比，根据水灰比、骨灰比及骨料粒径，确定以下试验组成：（1）0.45，4.5，0—2.5mm；（2）0.45，5.0，0—5mm；（3）0.45，5.5，0—10.0mm；（4）0.50，4.5，0—5mm；（5）0.50，5.0，0—10.0mm；（6）0.50，5.5，0—2.5mm（7）0.55，4.5，0—10.0mm；（8）0.55，5.0，0—2.5mm；（9）0.55，5.5，0—5mm。
2.9试验结果
（1）强度：将试验分析结果列于表2中。表中K1、K2、K3为表中1、2、3列因素所对应的试验结果的和；K01、K02、K03是与K1、K2、K3值相对应的平均值；R为该列的极差，其计算方法采用数理统计方法。根据各列的极差R分析，制备高强度路面砖骨灰比是主要影响因素，其次是骨料粒径，再次是水灰比；可确定各因素的主次关系是：
通过以上试验结果，从K0值可以看出，随着水灰比的增大，路面砖的强度是先增大后减小；随着骨灰比的增大其强度逐渐降低；随着骨料粒径在一定范围内逐渐增大其强度也不断增大。因此，在本试验条件下，通过验证可获得最优化条件为水灰比0.5，骨灰比5.0，骨料粒径0-10.0mm，其测试结果为：28天抗压强度53.5Mpa，已达到和超过现颁布同类产品标准中的Cc40等级。通过计算和试验对比，最终确定的CC40配合比为：水泥：矿渣：水=340：1700：170（kg/m3）=1：5：0.5
（2）抗冻性
将5块试块留样进行强度检测平均强度达到52.3MPa，剩余5块进行冻融试验，冻融完成后，经检测强度达到50.0MPa，强度损失为4%<20%，符合规范要求。
（3）耐磨性（磨坑长度）
经检测试验，磨坑长度为28mm<32.0mm，满足规范要求。综合上述，由矿渣为主要原料研制的路面砖具有强度高、防滑性好、抗冻、耐风化等特点，本项目经河刚宣钢实业发展总公司新型建材厂购置美国贝赛尔生产设备试生产，产品各项性能指标均符合国家质量标准要求，并于2017年投放市场，整体铺设效果颇佳，美观、自然、质量好，受到广大客户及市民的认可。
2.10生产设备与生产参数
生产设备：采用美国贝塞尔生产参数：振幅：2800-3400次高振频/2mm低振频；成型压力：14Mpa；成型周期：28-30S；激振力：35-45KN
3技术关键与创新点
本项目的关键技术为通过对各种原材料的特性进行分析，根据产品特性试配出最佳的配合比。确保生产出的产品将满足高强、抗冻融、耐磨、实用和经济等特点。此路面砖的研制成功是通过参考大量相关文献及对本地原材料特有性能指标的分析研究，并在试验室的多次反复试验与试生产，而最终经检验检测确定满足了国家标准要求。
创新点在于利用本地区宣钢废矿渣，与高标号水泥、石英砂、矿物颜料等作为原材料，经过多次试验，使用国外大型成套生产设备制造出各项质量指标均符合标准要求的路面砖产品。废矿渣的再利用可以有效改善生态环境，降低生产成本，提高产品的质量；大型工业化成套生产设备可以节约人力，保证质量，提高生产效率，满足市场需求。
4推广应用与经济效益
新型高强生态路面砖具有强度高、防滑性好、耐寒、耐风化等特点，符合国家绿色环保建材、节能减排的发展理念，并且在当地生产可大大降低了产品的价格，提高市场竞争力，降低了工程施工成本，可以带来较高的投资收益水平。
参考文献：
[1]GB/T28635-2012.混凝土路面砖[S].
[2]王式安等.数理统计方法及应用模型[M].北京科学技术出版社，1992：333+343.
[3]杨静.建筑材料[M].北京：中国水利水电出版社，2004（2）.
论文作者:顾翔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：路面论文; 骨料论文; 矿渣论文; 混凝土论文; 粒径论文; 水灰比论文; 强度论文; 《基层建设》2018年第36期论文;