黃偉,張耄耋,張麗,唐鋼,趙魯卿,王宗森

（1. 安徽工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032；2. 安徽馬鋼嘉華新型建材有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和國(guó)家環(huán)境整治力度的逐步加大，諸如鋼渣、建筑垃圾等固體廢棄物排放所造成的土地占用、環(huán)境污染、治理成本攀升等[1-2]已成為當(dāng)前亟待解決的重要問題。充分發(fā)揮鋼渣、建筑垃圾等固體廢棄物材料特性，通過技術(shù)處理手段，使之應(yīng)用于道路工程領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)固廢資源大宗回用的重要途徑。建筑垃圾雜填土是由渣土、廢舊混凝土、磚瓦石塊等廢棄物組成的一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成分多樣的特殊土，具有親水性強(qiáng)、成分復(fù)雜等工程特性。研究發(fā)現(xiàn)，建筑垃圾作為回填料時(shí)，在適當(dāng)條件下，其抗壓強(qiáng)度與水固比和灰砂比之間擁有較好的冪指數(shù)關(guān)系[3]；當(dāng)作為再生混凝土骨料適量摻入時(shí)，混凝土力學(xué)性能滿足道路面層要求，但當(dāng)摻量超過50%時(shí)，再生混凝土抗折強(qiáng)度顯著降低[4]。鋼渣具有潛在膠凝性，能夠提高土體混合料的整體性及力學(xué)性能[5]，但其安定性較差，所含f-CaO等成分會(huì)引起體積膨脹，直接應(yīng)用于道路工程中存在風(fēng)險(xiǎn)[6-8]。近年來，隨著土壤固化研究的發(fā)展[9-13]，結(jié)合土體固化技術(shù)復(fù)摻制備鋼渣混合土基層材料取得了一定的進(jìn)展，所制備的材料力學(xué)性能優(yōu)異、體積安定性良好，滿足規(guī)范關(guān)于高等級(jí)公路特重交通路面基層強(qiáng)度要求[14-15]。

筆者將雜填土、鋼渣、礦渣微粉等復(fù)摻混拌制備鋼渣—雜填土基層材料并開展配合比優(yōu)化試驗(yàn)研究?？紤]到材料內(nèi)部耦合影響較為復(fù)雜，相關(guān)研究文獻(xiàn)也較少，首先參考混料設(shè)計(jì)方法[16-17]開展鋼渣、素土、混凝土碎料等主料對(duì)基層材料強(qiáng)度耦合影響試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上以固化劑、水泥、混凝土破碎料、鋼渣等為因素開展正交試驗(yàn)，進(jìn)一步探討鋼渣雜填土優(yōu)化配合比。

1 原材料與試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 原材料

1.1.1 雜填土 為便于定量分析，雜填土采用廢舊混凝土破碎料和素土拌制而成。素土選自安徽省馬鞍山市某建筑工地的回填土，液塑限測(cè)定結(jié)果：液限（WL）為44.7%，塑限（WP）為22.1%，塑性指數(shù)IP為22.6；土體性質(zhì)為低液限黏土?；炷疗扑榱蠟槟稠?xiàng)目改造工地拆除的混凝土，取破碎后過4.75 mm標(biāo)準(zhǔn)篩的篩下料，主要成分及含量如表1所示。

表1 混凝土破碎料主要成分及含量Table 1 Main components and content of broken concrete%

1.1.2 鋼渣 試驗(yàn)采用馬鞍山鋼鐵股份公司產(chǎn)出的熱悶渣，堆放時(shí)間不足1月，取過4.75 mm標(biāo)準(zhǔn)篩的篩下料。采用XRF測(cè)試對(duì)鋼渣化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。

表2 鋼渣化學(xué)成分及含量Table 2 Chemical composition and content of steel slag %

1.1.3 礦渣微粉 礦渣微粉采用馬鋼嘉華新型建材公司生產(chǎn)的S95級(jí)高爐礦渣微粉，其表觀密度為2 900 kg/m3，比 表 面 積 為400 m2/kg，主 要 成 分見表3。

表3 礦渣微粉成分及含量Table 3 Composition and content of slag powder%

1.1.4 水泥 水泥采用安徽海螺42.5普通硅酸鹽水泥，比表面積為332 m2/kg，初凝時(shí)間為270 min，終凝時(shí)間為390 min，各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

1.1.5 土壤固化劑 試驗(yàn)所用土壤固化劑為中國(guó)產(chǎn)易孚森離子型土壤固化劑，以1∶200用水稀釋后使用，凝結(jié)時(shí)間影響系數(shù)比為108.1%，抗壓強(qiáng)度比為139.3%，水穩(wěn)定性系數(shù)比為115.3%，各項(xiàng)指標(biāo)滿足土壤固化外加劑的要求。

1.2 材料制備與試驗(yàn)內(nèi)容

材料制備步驟見圖1。按內(nèi)摻計(jì)量法將鋼渣—雜填土主料鋼渣、雜填土（混凝土破碎料與素土按不同比例配制）拌和得到初拌料；在初拌料中摻入礦渣微粉得到中間料；按照外摻計(jì)量法將土壤固化劑和水泥分別摻入，得到鋼渣—雜填土混合料。

圖1 鋼渣-雜填土材料配制步驟Fig. 1 Steel slag-miscellaneous fill material configuration steps

擊實(shí)試驗(yàn)：依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123—2019）[18]中 擊 實(shí) 試 驗(yàn) 標(biāo) 準(zhǔn)，利 用CSK-VI型擊實(shí)儀，選擇重型II-2方法，確定各配合比下鋼渣—雜填土最大干密度及最佳含水率。

強(qiáng)度試驗(yàn)：依據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51—2009）[19]制備試件，試驗(yàn)所用圓柱體試件尺寸為50 mm×50 mm，用于測(cè)試7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度。

安定性試驗(yàn)：依據(jù)《鋼渣穩(wěn)定性檢測(cè)方法》（GB/T 24175—2009）[20]，開展試驗(yàn)組與對(duì)照組的安定性檢測(cè)，以10 d高溫水浴膨脹率進(jìn)行評(píng)判，采用重型擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件成型，圓柱體試件尺寸為152 mm×170 mm，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

X射線衍射試驗(yàn)：采用德國(guó)SMARTAPEX Ⅱ型Cu靶X射線衍射儀測(cè)試養(yǎng)護(hù)28 d的鋼渣混合土最優(yōu)配合比試件及其同配合比干粉混合料樣品圖譜，掃描范圍2θ為5°～80°，掃描速率為0.01 (°)/s。

掃描電鏡（SEM）試驗(yàn)：采用日本JSM-6490LV型掃描電鏡進(jìn)行微觀形貌測(cè)試，分析鋼渣—雜填土膨脹抑制原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化及強(qiáng)度增長(zhǎng)機(jī)制。

1.3 配合比設(shè)計(jì)

1.3.1 主料耦合影響試驗(yàn)設(shè)計(jì) 參考混料設(shè)計(jì)方法[16-17]，將鋼渣（X）、混凝土破碎料（Y）、素土（Z）等作為主料，開展主料對(duì)鋼渣—雜填土基層材料強(qiáng)度耦合影響試驗(yàn)，其中，礦渣微粉為鋼渣摻入量的40%，土壤固化劑為0.020%、水泥為5%。鋼渣摻量占比范圍取30%～60%，雜填土摻量占比范圍取40%～70%，其中，混凝土破碎料在雜填土中摻量占比范圍取30%～70%，具體配合比見表4，表中Yn1Zn2下標(biāo)n1、n2分別為混凝土破碎料與素土在雜填土中的占比，n1+n2=1。

表4 主料耦合影響試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)Table 4 Design of mixing proportion in the experiment of the influence of admixture coupling

1.3.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 基于主料耦合影響試驗(yàn)結(jié)果，以鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及28 d間接抗拉強(qiáng)度為目標(biāo)，將固化劑（A）、水泥（B）、混凝土破碎料（C）、鋼渣（D）作為因素，每一因素取3個(gè)水平，開展4因素3水平正交試驗(yàn)，各組配合比中礦渣微粉摻量均取為定值，并按摻入鋼渣質(zhì)量的40%計(jì)，正交因素水平表見表5。

表5 正交設(shè)計(jì)因素水平Table 5 Orthogonal design factor levels

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 配合比試驗(yàn)

2.1.1 主料耦合影響試驗(yàn) 通過擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)得主料耦合影響各配合比最佳含水率和最大干密度，并據(jù)此開展7 d無側(cè)限抗壓、28 d間接抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。主料耦合影響試驗(yàn)結(jié)果見表6，對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式方程回歸擬合，得到鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d間接抗拉強(qiáng)度回歸擬合公式，分別見式（1）、式（2）。

表6 主料耦合影響試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Compaction test and strength test results

7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d 間接抗拉強(qiáng)度的回歸模型分析見表7、表8，從表中可以看出：模型P值均小于0.000 1，表明兩個(gè)模型均極其顯著，模型決定系數(shù)R2值與矯正決定系數(shù)R2Adj值也較為接近，均大于0.95，表明三次項(xiàng)模型中預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)真實(shí)值之間的相關(guān)性很高，模型可以用來預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果；7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d 間接抗拉強(qiáng)度模型變異系數(shù)(C.V.%)分別為4.47%、2.40%，表明兩個(gè)模型置信度均較高，能夠較好地反映真實(shí)試驗(yàn)值。從表7中可以發(fā)現(xiàn)，7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度交互系數(shù)P值的排序?yàn)閄Y＞XZ＞YZ，即XY的交互作用對(duì)7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響最大；而表8中XY、XZ交互系 數(shù)P值 均 小 于0.000 1，YZ的 交 互 系 數(shù)P值 為0.005 8，高于XY和XZ，表明YZ的交互作用對(duì)28 d間接抗拉強(qiáng)度的影響最小。

表7 7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度回歸模型分析Table 7 7 days Rc regression model analysis

表8 28 d 間接抗拉強(qiáng)度回歸模型分析Table 8 28 days Ri regression model analysis

由各配合比7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d間接抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果得到的等高線圖和響應(yīng)面圖分別見圖2、圖3。從圖中可以看出：抗壓強(qiáng)度與間接抗拉強(qiáng)度的響應(yīng)面圖形特征大致相同，均呈曲面趨勢(shì)，說明主料之間存在耦合交互作用，并有峰值出現(xiàn)。采用數(shù)據(jù)分析軟件的優(yōu)化功能，以7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d間接抗拉強(qiáng)度的最大值為雙控目標(biāo)進(jìn)行配合比推優(yōu)，得出最優(yōu)結(jié)果為鋼渣摻量51.98%，混凝土破碎料摻量28.44%，素土摻量19.57%，外摻鋼渣質(zhì)量40%的礦渣微粉、5%的水泥和0.020%的離子型土壤固化劑，其7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為11.55 MPa，28 d間接抗拉強(qiáng)度為2.026 MPa。對(duì)最優(yōu)結(jié)果開展3次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，得到實(shí)際7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)平均值分別為11.75、2.012 MPa，與回歸模型預(yù)測(cè)值誤差小于2%。

圖2 7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等高線及響應(yīng)面Fig. 2 7 days unconfined compressive strength contour and response surface

圖3 28 d間接抗拉強(qiáng)度等高線及響應(yīng)面Fig. 3 28 days indirect tensile strength contour and response surface

2.1.2 正交試驗(yàn) 通過擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)得正交試驗(yàn)各配合比最佳含水率和最大干密度，并據(jù)此開展7 d無側(cè)限抗壓、28 d間接抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，正交試驗(yàn)結(jié)果見表9。抗壓強(qiáng)度、間接抗拉強(qiáng)度極差分析結(jié)果見表10。從表10及圖4可以看出：土壤固化劑（A）摻量由0.016%增至0.020%時(shí)，鋼渣雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度增幅明顯；摻量大于0.020%后，增幅幾乎持平，因此，固化劑最佳摻量確定為0.020%。水泥（B）摻量由3%增至5%時(shí)，鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度提升效果明顯，超過5%后增勢(shì)略有減緩，考慮到成本控制，將水泥摻量確定為5%。鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度隨混凝土破碎料（C）在雜填土中占比的增加呈先增長(zhǎng)后下降趨勢(shì)，在占比為60%時(shí)出現(xiàn)峰值，表明C在混合料中具有骨料特性，摻量占比較少時(shí)可起到骨架支撐作用，有利于試件強(qiáng)度提升；但摻量占比較大時(shí)會(huì)影響試件密實(shí)度，導(dǎo)致試件強(qiáng)度有所降低。鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度隨鋼渣（D）摻量的增加亦呈先增長(zhǎng)后下降態(tài)勢(shì)，在摻量為50%時(shí)出現(xiàn)峰值，其原因?yàn)椋?）與C影響相同，鋼渣具有骨料特性；2）與鋼渣具有潛在膠凝性有關(guān)，在水泥水化產(chǎn)生的堿環(huán)境作用下，鋼渣中f-CaO、C2S、C3S與礦渣微粉中SiO2反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠（C-S-H），有利于試件強(qiáng)度提升。當(dāng)鋼渣摻量較小時(shí)，二者共同作用，對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生有利影響，使得試件強(qiáng)度上升；但隨著鋼渣摻量增加，前者對(duì)強(qiáng)度的不利影響逐漸增大并開始超越后者的有利影響，試件強(qiáng)度出現(xiàn)峰值并下降。故根據(jù)鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度正交試驗(yàn)極差分析并綜合考慮上述因素，確定正交試驗(yàn)最優(yōu)結(jié)果為A2B2C2D2。

圖4 正交試驗(yàn)因素影響圖Fig. 4 The influence diagram of orthogonal experiment factors

表9 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Orthogonal test results

表10 抗壓強(qiáng)度與間接抗拉強(qiáng)度極差分析表Table 10 Analysis table of extreme difference between compressive strength and indirect tensile strength

比較主料耦合強(qiáng)度影響試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，兩者配合比最優(yōu)結(jié)果非常接近，兩種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方式結(jié)果得到相互印證?？紤]到便于試驗(yàn)及實(shí)際工程應(yīng)用，可將50%雜填土（混凝土破碎料：素土=6：4）和50%鋼渣，外摻鋼渣質(zhì)量40%的礦渣微粉、5%的水泥和0.020%的離子型土壤固化劑組成的配合比確定為鋼渣—雜填土最優(yōu)配合比。

2.2 安定性及齡期影響

2.2.1 安定性 對(duì)鋼渣—雜填土最優(yōu)配合比試件開展30 d 90 ℃高溫水浴膨脹率試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，鋼渣—雜填土膨脹率在前5 d增長(zhǎng)較快，之后增長(zhǎng)速率逐漸減小，12 d后幾乎不再增長(zhǎng)，30 d膨脹率試驗(yàn)結(jié)果為1.03%，指標(biāo)滿足《鋼渣集料混合料路面基層施工技術(shù)規(guī)程》（YB/T 4184—2018）[21]中對(duì)于鋼渣混合料的安定性要求。

圖5 膨脹率試驗(yàn)結(jié)果Fig. 5 Expansion rate test results

2.2.2 齡期影響 對(duì)鋼渣—雜填土最優(yōu)配合比試件在不同齡期下進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見表11。從表中可以看出，試件強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)呈早期增速較快，齡期28 d強(qiáng)度達(dá)到19.33 MPa之后增速趨緩。

表11 不同齡期下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Table 11 Unconfined compressive strength at different ages

2.3 XRD分析

將最優(yōu)配合比作為試驗(yàn)組（鋼渣摻量50%），基于最優(yōu)配合比調(diào)整鋼渣摻量分別為30%、10%作為對(duì)照組，養(yǎng)護(hù)90 d后進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果見圖6（a）。由圖中可以看出：試驗(yàn)組試樣在衍射角度為28.04°、39.48°、68.18°時(shí)的C-S-H衍射特征峰均高于對(duì)照組，說明試驗(yàn)組C-S-H晶體結(jié)構(gòu)較完整；由衍射角度分別為20.86°、26.68°、50.18°、60.02°的SiO2衍射特征峰可以看出，衍射峰值隨鋼渣摻量增大而降低，說明試驗(yàn)組有更多的SiO2參與反應(yīng)；試驗(yàn)組在18.22°出現(xiàn)Ca(OH)2特征峰，由水泥及鋼渣中的f-CaO水化生成，但峰值強(qiáng)度不高。

圖6 鋼渣—雜填土的XRD圖Fig. 6 XRD pattern of steel slag-miscellaneous fill

按照最優(yōu)配合比備料，將加水發(fā)生固化反應(yīng)分別養(yǎng)護(hù)7、90 d的試樣作為試驗(yàn)組，未加水干粉混合料（養(yǎng)護(hù)0 d）的試樣作為對(duì)照組，進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果見圖6（b）。由圖中可以看出：對(duì)照組試樣在衍射角27.54°時(shí)有較為明顯的鈣長(zhǎng)石（CaO·Al2O3·2SiO2）特征峰，但試驗(yàn)組此特征峰消失，說明該晶體結(jié)構(gòu)在固化反應(yīng)過程中逐漸被消解；對(duì)照組f-CaO特征峰（32.38°、37.68°）較為明顯，經(jīng)過固化反應(yīng)后，試驗(yàn)組的f-CaO衍射強(qiáng)度明顯降低。同時(shí)，相較于對(duì)照組，試驗(yàn)組的SiO2特征峰在50.9°時(shí)顯著降低，表明在水泥水化作用下干粉混合料礦渣微粉中SiO2與鋼渣中f-CaO反應(yīng)，共同生成水化硅酸鈣凝膠（C-S-H）特征峰（28.04°、39.48°、68.18°），試驗(yàn)組在養(yǎng)護(hù)7、90 d時(shí)均出現(xiàn)了C-S-H特征峰，且隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，晶體完整度更高。

2.4 掃描電鏡觀察

基于最優(yōu)配合比，分別對(duì)養(yǎng)護(hù)周期為7、28、60、90 d的鋼渣—雜填土試樣進(jìn)行SEM微觀形貌掃描試驗(yàn)，結(jié)果見圖7。由圖7及表11可知：在養(yǎng)護(hù)7 d時(shí)，鋼渣—雜填土離子型土壤固化劑使得土體表面由親水性變?yōu)樵魉?，土壤顆粒、混凝土破碎料、鋼渣顆粒等形成團(tuán)聚體在外力作用下易相互靠近、堆疊，但內(nèi)部孔隙仍相對(duì)較多，材料強(qiáng)度主要由部分水泥水化及土壤固化劑對(duì)土壤顆粒改性后的團(tuán)聚體壓密形成。當(dāng)養(yǎng)護(hù)周期為28～60 d時(shí)，水泥基本完全水化，在堿性條件下，鋼渣中的f-CaO、C2S、C3S與礦渣微粉中活性二氧化硅(SiO2)生成了網(wǎng)狀的水化硅酸鈣iCaO·mSiO2·nH2O（即C-S-H凝膠），鋼渣潛在的膠凝性、混凝土破碎料的粉末活性逐漸被激發(fā)，出現(xiàn)針棒狀的鈣礬石，填充于團(tuán)聚體顆粒之間，既可支撐團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，又使得團(tuán)聚體更加密實(shí)，材料強(qiáng)度提升的同時(shí)亦可有效避免鋼渣中f-CaO充分水化所產(chǎn)生的體積膨脹。養(yǎng)護(hù)至60 d時(shí)，形成了更多珊瑚狀、片狀結(jié)構(gòu)，材料顆粒之間的過渡區(qū)界面孔隙基本被完全填充，強(qiáng)度進(jìn)一步提升。養(yǎng)護(hù)至90 d時(shí)，鋼渣—雜填土結(jié)構(gòu)中的C-S-H較60 d時(shí)仍在增多，緊密填充于團(tuán)聚體孔隙中并對(duì)團(tuán)聚體進(jìn)行再擠壓，試樣中已無明顯孔隙，混凝土破碎料及鋼渣顆粒被充分包裹。

圖7 鋼渣—雜填土不同齡期SEM掃描圖Fig. 7 SEM scan of steel slag-miscellaneous fill at different ages

此外，在試件養(yǎng)護(hù)過程中，混凝土破碎料中的內(nèi)部玻璃體含有一定量的可溶性SiO2、Al2O3，其表面Si—O、Al—O易斷裂水化生成C-S-H、C-A-H，附著于混凝土破碎料顆粒表面，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得混凝土破碎料與土體、鋼渣間的團(tuán)聚體孔隙更小；同時(shí)，礦渣微粉所產(chǎn)生的火山灰反應(yīng)可改善鋼渣—雜填土中各種材料過渡區(qū)的富集效應(yīng)，減小Ca(OH)2晶體的尺寸，界面過渡區(qū)的孔隙被樹枝狀的鈣礬石和網(wǎng)絡(luò)狀、片狀的C-S-H填充與擠壓，多晶化、多孔化的現(xiàn)象被消除，分割了極為脆弱的破壞區(qū)，使鋼渣—雜填土保持強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)及水穩(wěn)性能。

3 結(jié)論

以未經(jīng)陳化處理的鋼渣為對(duì)象，結(jié)合土體固化技術(shù)，將雜填土與鋼渣進(jìn)行混拌，開展鋼渣—雜填土基層材料試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：

1）通過鋼渣—雜填土主料耦合影響試驗(yàn)得到了鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d間接抗拉強(qiáng)度回歸擬合方程及響應(yīng)面圖形，模型顯著性較高；以7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和28 d間接抗拉強(qiáng)度最大值為雙控目標(biāo)，得出最優(yōu)結(jié)果為鋼渣摻量51.98%，混凝土破碎料摻量28.44%，素土摻量19.57%，外摻鋼渣質(zhì)量40%的礦渣微粉、5%的水泥和0.020%的離子型土壤固化劑；以最優(yōu)配合比進(jìn)行的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果與回歸模型預(yù)測(cè)值誤差小于2%。

2）通過正交試驗(yàn)和極差分析得出：鋼渣—雜填土7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、28 d間接抗拉強(qiáng)度的影響順序?yàn)椋核啵就寥拦袒瘎句撛净炷疗扑榱希徽辉囼?yàn)與主料耦合影響試驗(yàn)的最優(yōu)結(jié)果基本一致，最終確定50%鋼渣、50%雜填土（Y0.6Z0.4），外摻鋼渣質(zhì)量40%的礦渣微粉、5%的水泥和0.020%的離子型土壤固化劑為鋼渣—雜填土基層材料的最優(yōu)配合比組，其7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為11.93 MPa，28 d間接抗拉強(qiáng)度為2.05 MPa。

3）對(duì)鋼渣—雜填土最優(yōu)配合比進(jìn)行不同齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，試件強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)早期增速較快，28 d后增速趨緩，指標(biāo)滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50—2017)[22]中對(duì)于一級(jí)高速公路在重載交通時(shí)的基層材料要求；30 d膨脹率監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：最優(yōu)配合比試件30 d高溫水浴膨脹率為1.03%，符合鋼渣混合料安定性要求。

4）通過X射線衍射分析（XRD）及電子顯微鏡掃描試驗(yàn)（SEM）發(fā)現(xiàn)，礦渣微粉和土壤固化劑對(duì)鋼渣混合料的抑制起關(guān)鍵作用，土壤固化劑通過離子互換原理提升了基層材料的憎水性，避免了f-CaO遇外界水的影響不斷水化所致的體積增大；配合水泥的水化作用及其提供的堿性環(huán)境，礦渣微粉中的SiO2成分與鋼渣中產(chǎn)生消解反應(yīng)生成C-S-H凝膠，不僅使基層材料的安定性符合標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)度也得到明顯提升。