鋼渣穩(wěn)定土在路基工程中的應(yīng)用探究

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(huì)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。可以發(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。