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        鋼渣穩(wěn)定土在路基工程中的應(yīng)用探究

        2022-09-24 09:13:00汪彬
        中國公路 2022年13期
        關(guān)鍵詞:素土側(cè)限鋼渣

        汪彬

        (江蘇東交智控科技集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 210000)

        煉鋼過程中產(chǎn)生的鋼渣副產(chǎn)物,其主要成分包括助融材料及礦石材料中的殘余燃料、易融質(zhì)硅酸鹽等,其綜合利用率總體偏低,且占用了大量的土地資源,造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi),如何將其有效利用已成為現(xiàn)階段亟需解決的熱點(diǎn)問題。國內(nèi)外專家學(xué)者對鋼渣的再生利用已有了一定的研究基礎(chǔ)[1-2],包括用來制備鋼渣水泥、鋼渣吸聲材料、鋼渣玻璃及透水磚等;徐曉云[3]嘗試將鋼渣用于增強(qiáng)路基素土穩(wěn)定性,探究了其干縮性能。

        目前,在針對鋼渣穩(wěn)定土應(yīng)用性能方面仍有部分研究空白,因此,本文選取工業(yè)溶積料鋼渣作為原材料,設(shè)計(jì)制備鋼渣穩(wěn)定土試件;同時(shí)制備了常規(guī)的石灰及水泥穩(wěn)定土試件作為對照組,通過液塑限試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等試驗(yàn)對比了三類穩(wěn)定土的性能表現(xiàn)。

        一、原材料

        (一)鋼渣

        本文選取湘鋼出產(chǎn)溶積料鋼渣作為穩(wěn)定料開展試驗(yàn)研究,所選鋼渣均陳伏9個(gè)月,其化學(xué)成分檢測結(jié)果如表1所示。其中游離CaO值滿足不超過規(guī)范3%的要求,可用作路基土改良穩(wěn)定料。

        表1 鋼渣化學(xué)成分

        利用標(biāo)準(zhǔn)方孔套篩根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)規(guī)程對溶積料鋼渣開展篩分試驗(yàn),通過搖篩機(jī)初篩和人工手篩后得到顆粒級配結(jié)果,如表2所示。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鋼渣屬于砂類土,其不均勻系數(shù)為34.5,曲率系數(shù)為1.5,屬路基填料良好級配。

        表2 鋼渣顆粒級配

        (二)素土

        在施工項(xiàng)目現(xiàn)場取路基素土,取土深度為1m~1.5m,土樣呈堅(jiān)硬紅褐色狀,最大干密度1.75g/cm3,對應(yīng)的最佳含水率為18.4%,塑限和液限分別為25.1和46.3,塑性指數(shù)為21.2。

        二、試驗(yàn)方案

        此次研究將鋼渣穩(wěn)定土中鋼渣摻配比例設(shè)計(jì)為10%,為對比分析其路用性能,制備常規(guī)石灰及水泥穩(wěn)定土試件作為對照組,通過液塑限試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等對比穩(wěn)定土性能表現(xiàn)。其中,選取的石灰和水泥摻配比例分別為9%和6%,均為參照既有多項(xiàng)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)取得。

        三、試驗(yàn)結(jié)果分析

        (一)液塑限聯(lián)合試驗(yàn)

        對鋼渣、石灰、水泥穩(wěn)定土及原狀素土試件分別開展液塑限聯(lián)合試驗(yàn),試驗(yàn)檢測結(jié)果如表3所示??砂l(fā)現(xiàn),在摻配穩(wěn)定料后,各類穩(wěn)定土試件液限值均下降,塑限值均提升,塑性指數(shù)均下降。其中6%水泥穩(wěn)定土的塑性指數(shù)下降最為明顯,達(dá)到13.7,這表明水泥的摻配會明顯降低路基土體塑性,而鋼渣穩(wěn)定土相對水泥和石灰穩(wěn)定土塑性表現(xiàn)更好。

        表3 液塑限聯(lián)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

        (二)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

        對三類穩(wěn)定土及原狀素土試件分別開展7d及28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表4所示??梢园l(fā)現(xiàn),相較于原狀素土,三類穩(wěn)定土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均有顯著提升,其中以水泥穩(wěn)定土提升最大,7d、28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別提升了561%和822%;石灰穩(wěn)定土次之,分別為478%和667%;鋼渣穩(wěn)定土提升量最小,分別為417%和556%。三類穩(wěn)定土強(qiáng)度均隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加而提升,其中鋼渣穩(wěn)定土強(qiáng)度組成主要為顆粒壓實(shí)作用和鋼渣水化化學(xué)反應(yīng),因其粒徑較大,總表面積相對較小,故強(qiáng)度提升相對較小。

        表4 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

        (三)擊實(shí)試驗(yàn)

        對各組試件分別開展室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)確定其施工控制參數(shù),試驗(yàn)檢測結(jié)果如表5所示。隨著穩(wěn)定劑的加入,相較原狀素土,三類穩(wěn)定土最大干密度均有提升,這是因?yàn)橥馏w密實(shí)度在改良后有所提高,其中鋼渣穩(wěn)定土提升最大,提升10.3%。石灰穩(wěn)定土最佳含水率降低最多。

        表5 擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

        (四)CBR試驗(yàn)

        對各組試件分別開展CBR試驗(yàn),試驗(yàn)檢測結(jié)果如表6所示。相較原狀素土,三類穩(wěn)定土在同等壓實(shí)度條件下CBR值均有顯著提升,其中以鋼渣穩(wěn)定土提升最明顯,水泥穩(wěn)定土次之,石灰穩(wěn)定土的提升相對最小。

        表6 CBR試驗(yàn)結(jié)果

        四、結(jié)語

        本文選取工業(yè)溶積料鋼渣作為原材料,設(shè)計(jì)制備了鋼渣穩(wěn)定土試件,與常規(guī)的石灰及水泥穩(wěn)定土試件相對照,通過液塑限試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等試驗(yàn)對比了三類穩(wěn)定土的性能表現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,鋼渣穩(wěn)定土在路基土改良工程中具有著良好的應(yīng)用效果,同時(shí)兼具經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。研究成果可為同類型工程提供參考。

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