試驗(yàn)分析粉煤灰與石灰、水泥改良黃土填料效果

薛會(huì)科

【摘 要】近年來(lái)，我國(guó)的鐵路建設(shè)取得了前所未有的發(fā)展成就，其對(duì)路基填料也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的人工壓實(shí)素黃土已經(jīng)不適應(yīng)鐵路路基建設(shè)的需求，因此，對(duì)改良黃土填料的研究與應(yīng)用顯得尤為重要。本文將著重對(duì)粉煤灰與石灰、水泥改良黃土填料進(jìn)行研究分析，并探究其填料效果，為鐵路路基填料提供一個(gè)參考。

【關(guān)鍵詞】粉煤灰；石灰；水泥；黃土填料；鐵路路基

作為燃煤電廠一種極為常見(jiàn)的廢棄物，粉煤灰的排放對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，且占用了大量耕地，因此，對(duì)其進(jìn)行有效利用迫在眉睫。粉煤灰具有良好的滲透性與水穩(wěn)性，且強(qiáng)度高，能夠與水泥、石灰實(shí)現(xiàn)改良黃土填料進(jìn)行反應(yīng)，在高質(zhì)量鐵路路基填筑中有著良好的應(yīng)用。對(duì)粉煤灰與石灰、水泥改良黃土填料的研究有著一定的實(shí)踐意義與應(yīng)用價(jià)值。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次研究中所用到的黃土為蘭新鐵路蘭武復(fù)線DK96+100～DK97+000黃土坑，其液限為25.0%wp/%，塑限為11.8wp/%，最大干密度能夠達(dá)到1.9pdmax/g·cm-3，其最佳含水量為12.7wapt/%，該黃土從顆粒級(jí)配上可分為四個(gè)級(jí)別，其中>0.05mm占23.56%，0.05～0.01mm之間占71.35%，0.01～0.005mm之間占2.76%，<0.005mm占2.33%，該黃土為粉質(zhì)黃土。研究所用的粉煤灰為蘭州市某熱電廠的副產(chǎn)品，粉煤灰中SiO2含量最多，約占48.02%，其次為AlO3，占24.53%，除此之外還包括FeO3、MgO、CaO、MnO等化學(xué)成分。研究所用的CaO以及MgO含量約為65.3%，在試驗(yàn)前，首先對(duì)其進(jìn)行消解，研究中所用水泥為某水泥廠提供的普通硅酸鹽水泥，為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性以及水泥黃土性能，試驗(yàn)前均對(duì)水泥進(jìn)行強(qiáng)度、性能檢測(cè)，保證水泥質(zhì)量。

1.2 試驗(yàn)方法

首先，采用三軸壓縮試法以及無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)法對(duì)素黃土、粉煤灰進(jìn)行試驗(yàn)研究，而水泥粉煤灰、二灰黃土則選擇后者進(jìn)行試驗(yàn)。需要注意的是，素黃土制備試樣的含水量需保持在15%左右，其壓實(shí)系數(shù)為0.92，需準(zhǔn)備兩組試樣，一組置于飽和器中試驗(yàn)，粉煤灰黃土中粉煤灰的摻和比按照重量進(jìn)行計(jì)算，分別為10%、20%、30%，并于三種比例下給予17%含水量制備試樣，且分為兩組，每組的壓實(shí)系數(shù)保持為0.92，并給予為其28d的養(yǎng)護(hù)，當(dāng)達(dá)到養(yǎng)護(hù)時(shí)期后，對(duì)其中的一組進(jìn)行飽和，保持二灰黃土中石灰摻和比在5%左右，粉煤灰的摻和比不變，對(duì)每一種摻和比制備4組試樣，壓實(shí)系數(shù)仍為0.92，并給予有效養(yǎng)護(hù)，對(duì)3組試樣進(jìn)行飽和，然后進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 素黃土與粉煤灰黃土

本次研究中采用三軸壓縮試驗(yàn)方法以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度法對(duì)素黃土、粉煤灰黃土進(jìn)行試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)在壓實(shí)系數(shù)為0.92的條件下，處于最佳含水量附近的試樣并未表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度指標(biāo)，而當(dāng)無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度為176.3kpa時(shí)，其強(qiáng)度指標(biāo)更弱，不能夠適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基填料的要求，因此，可采用粉煤灰對(duì)其進(jìn)行改良。通過(guò)本次研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻和比為10%、含水量在17%的條件下，與素黃土相比，粉煤灰黃土強(qiáng)度相對(duì)更高，且摻和比越大，粉煤灰黃土強(qiáng)度也越大，這能夠在一定程度上體現(xiàn)出粉煤灰對(duì)黃土水穩(wěn)定性的改善作用。而當(dāng)粉煤灰摻和比達(dá)到30%、無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度在615.2kpa，飽和狀態(tài)下能夠達(dá)到245.3kpa，反映出含水量具有較強(qiáng)的敏感性。若水穩(wěn)定達(dá)不到一定的要求，則很難滿足高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基的填充要求。因此，為了提升粉煤灰黃土強(qiáng)度，可在其中加入適量的石灰、水泥。

2.2 二灰黃土

通過(guò)試驗(yàn)研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻和5 %石灰的條件下，粉煤灰黃土的強(qiáng)度能夠得到大幅度提升，在摻和比為10%的條件下，粉煤灰黃土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到247.3kpa，而二灰黃土則能夠達(dá)到1089.6kpa，幾乎達(dá)到了粉煤灰黃土的5倍左右。通過(guò)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，粉煤灰含量對(duì)二灰黃土強(qiáng)度有著極為重要的影響，粉煤灰含量越多，二灰黃土強(qiáng)度就越大，且二灰黃土的水穩(wěn)定性也會(huì)隨著粉煤灰摻和比的增大而增強(qiáng)。

2.3 水泥粉煤灰黃土

當(dāng)粉煤灰摻和比保持一致時(shí)，盡管在水泥摻量極少的條件下，也會(huì)在一定程度上增強(qiáng)水泥粉煤灰黃土的強(qiáng)度。本次研究中，當(dāng)粉煤灰摻和比為10%時(shí)，其無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到245.3kpa，而水泥粉煤灰則能夠達(dá)到1086.2kpa，明顯高于粉煤灰黃土。當(dāng)水泥摻和比保持不變時(shí)，粉煤灰摻量越多，水泥粉煤灰黃土的抗壓強(qiáng)度就越大，這很大程度上是由于粉煤灰的活性作用，其能夠與水泥產(chǎn)生CaO反應(yīng)，產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的水化鋁酸鈣，進(jìn)而增強(qiáng)材料的強(qiáng)度。除此之外，粉煤灰還能夠?qū)λ嗤恋暮鸵仔云鸬揭欢ǖ母纳谱饔?，使水泥土材料的?qiáng)度得到增強(qiáng)。

3 結(jié)論

通過(guò)本次試驗(yàn)研究，可以發(fā)現(xiàn)素黃土與粉煤灰黃土飽水后，其抗壓強(qiáng)度不能夠適應(yīng)高質(zhì)量鐵路路基填料的需求；當(dāng)粉煤灰摻和比一致時(shí)，與粉煤灰黃土相比，二灰黃土強(qiáng)度更高，且粉煤灰含量越大，二灰黃土強(qiáng)度就越大。另外，二灰黃土也會(huì)受到含水量的影響，含水量越多，其抗側(cè)壓強(qiáng)度越低。水泥粉煤灰黃土與粉煤灰黃土相比有著更好的水穩(wěn)定性。通常，在高標(biāo)準(zhǔn)的鐵路路基填料施工中，可將2%水泥與10%～30%粉煤灰進(jìn)行摻和，以便達(dá)到鐵路路基基床填料需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，鐵路交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展對(duì)鐵路路基基層填料提出了新的要求，而水泥粉煤灰以其較高的水穩(wěn)性與強(qiáng)度特征在路基填料中的應(yīng)用，能夠在一定程度上降低工程造價(jià)，且對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重要的意義，值得參考借鑒。

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[責(zé)任編輯：王偉平]