高得力

中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司 云南昆明 650000

高速公路和鐵路基床底層、路堤應(yīng)該使用相應(yīng)等級的填料，對于相應(yīng)等級填料缺乏的路段，可以使用改良劑將低等級填料改良，使改良后的填料達(dá)到規(guī)范或設(shè)計要求。目前，常用的土壤改良劑有水泥、石灰、水泥石灰混合料、二灰等；水泥作為土壤改良劑，對于高塑性指數(shù)的土及有機(jī)質(zhì)含量較高的土效果很差，同時因凝結(jié)時間較短使用不便；石灰改良土耐久性不良；水泥石灰混合料及二灰也有適應(yīng)性不強(qiáng)、強(qiáng)度不高等等不足之處；同時石灰、水泥的價格較高，且石灰的質(zhì)量波動很大，這對保證工程質(zhì)量、降低工程造價極為不利[1]。因此，我們開展利用電石渣、劣質(zhì)粉煤灰、磷石膏對土壤進(jìn)行改良的研究，意在工程中完全代替水泥或者石灰。

1 材料概述

1.1 粉煤灰

粉煤灰是以煤為燃料的火力發(fā)電廠和城市供熱鍋爐排出的一種工業(yè)廢料，從燒煤粉的鍋爐煙氣中收集得到的粉狀灰粒，國外將其稱為“飛灰”或“磨細(xì)燃料灰”，屬于人工火山灰質(zhì)混合材料，本身沒有貨很少有膠凝性，但其粉末狀態(tài)在有水存在時，能與氫氧化鈣在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有膠凝性的組分[2-4]。粉煤灰可以穩(wěn)定或者改良土。我國規(guī)定，粉煤灰的細(xì)度以80μm的方孔篩上的篩余量不大于8%為宜，燒失量不應(yīng)超過20%，本次使用的粉煤灰主要成分如表1。

表1 粉煤灰主要成分表

1.2 電石渣

電石渣是化工廠用電石法生產(chǎn)聚氯乙烯（俗稱PVC）時生成的副產(chǎn)品，排放量約為電石產(chǎn)量的75%-85%，其主要成分為氫氧化鈣和氫氧化鎂，干密度比消石灰的干密度略大。

電石渣呈粉狀，顆粒比較細(xì)，且較為均勻，外觀呈灰白色，有異味，含水量較高時呈膏狀，自身幾乎沒有粘聚力，可用作路面工程中石灰的替代原料。本次使用的電石渣主要成分如表2。

表2 電石渣主要成分表

1.3 磷石膏

磷石膏是合成洗衣粉廠、磷肥廠等制造磷酸時的廢渣，它是用磷酸鹽礦物與硫酸反應(yīng)而得到的產(chǎn)物之一，通常是灰白色的團(tuán)塊狀或粉粒狀材料，主要成分是硫酸鈣。

磷石膏可用于生產(chǎn)石膏膠凝材料及制品，生產(chǎn)水泥和硫酸以及用作水泥生產(chǎn)的緩凝劑和礦化劑等。

磷石膏同粉煤灰、水泥、石灰等結(jié)合料共同穩(wěn)定土?xí)r效果明顯。

1.4 土料

本試驗采用兩種土料，物理指標(biāo)分別見表3和表4。

表3 土料1檢測結(jié)果表

表4 土料2檢測結(jié)果表

2 試驗內(nèi)容及方向

以磷石膏-電石渣-粉煤灰為結(jié)合料作為土壤改良劑的改良土，其重要指標(biāo)為擊實試驗和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，對改良土進(jìn)行測試的具體步驟嚴(yán)格按照《TB10102-2010鐵路工程土工試驗規(guī)程》進(jìn)行。

有關(guān)試驗方案的設(shè)計，通過前期試驗結(jié)果選擇不同電石渣-劣質(zhì)粉煤灰的比例的改良土分別加入不同摻量的磷石膏進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，時效試驗，并進(jìn)行有害指標(biāo)檢測[4]。

3 試驗成果

3.1 改良土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度成果

圖1 采用土料1改良劑摻量為5%時改良土強(qiáng)度隨磷石膏摻量變化曲線

（1）采用土料1的改良土室內(nèi)試驗結(jié)果見表5，圖1。

（2）采用土料2的改良土室內(nèi)試驗結(jié)果。采用土料2的改良土7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗成果見表6。

3.2 時效試驗成果，見表7

3.3 有害指標(biāo)檢測結(jié)果，見表8

表5 采用土料1的改良土室內(nèi)試驗結(jié)果分析

表6 采用土料2的改良土7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗成果表

表7 時效試驗成果

表8 有害指標(biāo)檢測結(jié)果

4 分析

（1）通過7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗表明，土料強(qiáng)度隨著改良劑的摻量增加而增加，并逐漸趨于飽和，隨后逐步降低。

（2）由表6可以看出，改良劑無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與石灰基本相同。

（3）采用本土壤改良劑進(jìn)行施工時，攤鋪、碾壓允許有更寬裕的操作時間而不影響質(zhì)量，比石灰或水泥改良土更容易碾壓密實[5]。

（4）根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTGD50-2017》中無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定類材料作為底基層時7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求4.0-6.0MPa，摻入本土壤改良劑的的土料滿足該要求。

（5）本土壤改良劑的價格為石灰價格的60%，可保障施工質(zhì)量的前提下可大幅度降低生產(chǎn)成本，具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

（6）解決部分工業(yè)固體廢料的處理問題，且無污染，具有環(huán)保優(yōu)勢。