“全废四渣”对基层路基性能影响分析.pdf

第49 卷第9 期2023年9 月“全废四渣”对基层路基性能影响分析5川建材SichuanBuildingMaterialsVol.49,No.9September,2023郝若翰（山西路桥建设集团有限公司,山西太原0 3 0 0 3 2）摘要：对于废石膏改性工作而言，将“全废四渣”应用到基层路桥项目中，可以保证煤研石稳定性，利用电石灰代替路基建设环节的石灰，通过混合料工程的开展，执行高性能、低成本的绿色路面建设活动，从而减少企业的经济支出。基于此，结合实际思考，首先简要分析“全废四渣”原材料在工程中的基本性质，其次阐述废石膏改性“全废四渣”基层路用环节存在的问题，最后提出了发挥废石膏改性“全废四渣基层路用性能的相关举措。关键词：废石膏改性；全废；四渣；基层；路用性能中图分类号：U414文章编号：1 6 7 2-40 1 1(2 0 2 3)0 9-0 2 0 5-0 3D0I:10.3969/j.issn.1672-4011.2023.09.0791“全废四渣”原材料在工程中的基本性质1.1粉煤灰粉煤灰中的成分与煤种之间的关联紧密,其中含有Al2O，、S i O,等物质，化学成分的活性也相对较高，有良好的吸附效果。因此，粉煤灰可以广泛应用于路基路面的建设工程中。有资料显示，当前道路基层中会将粉煤灰作为主要的材料,通过C-A-H等凝胶的使用，让粉煤灰形成非晶态的颗粒，展现较好的吸附效果，强化了工程的力学性质(。1.2电石灰电石灰是通过水、电石的结合而形成的，是常见的一种废渣。其中的主要成分为CaOH2，在公路建设环节相对常见，容易在石灰消解后产生。所以，将电石灰应用于公路工程当中，可作为路面底基层的施工基层。工作人员运用外观控制的方式，在保证电石灰不会出现起皮的基础上，广泛应用于路基建设阶段，并且在应用电石灰后可保证车辆可以提前行驶，让电石灰土能够以基层的形式出现 2 。1.3煤歼石煤研石是通过氧化物内的Fe20、S i O 2、K,0、C a O 以及MgO等物质组合而成的,其中还含有硼、碳、镍、铍以及矾等微量元素。同时，煤研石中的颗粒较硬，且表面呈现出粗糙的状态,具有分明的棱角。在应用时，必须将煤研石进行碾压，让颗粒与颗粒之间进行紧密衔接，确保相互之间不会出现过大的摩擦力，或运用凝胶材料，控制煤研石路基的强度，以提高其实际负荷 3 。另外，煤研石中富含钙、硅、镁、铝、铁等物质，具有较高的氧化活性。所以,在温度以及水分允许的条件下,应重视其中存在的化学反应，使煤研石可以进行粘结，组成煤研石混合料并强化其实际荷载能力 4。1.4废石膏废石膏通常以硫酸钙的形式出现，是一种极为常见的工业废渣，其中存在CaSO4，含量在8 0%以上。若将废石膏进行改性，可将其与三渣进行混合，将其与碎石、粉煤灰、石灰收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 7作者简介：郝若翰（1 9 9 6 一），男，河北沙河人，本科，助理工程师，主要从事公路工程项目管理工作。进行结合,用于道路的铺设环节，使其基础性能提高，有效发挥出其耐水性强的特点 5 2废石膏改性“全废四渣”基层路用环节存在的问题对于“全废四渣”基层而言，其早期使用强度相对较好，其中的硫酸盐、碱可以激发出良好的建设效果，使粉煤灰、煤研石能够在废石膏的作用下提高活性并可以在短时间内与混合料进行反应，从而让废石膏进行改性。但因为“全废四渣”的处理工艺相对复杂，若工作人员疏忽管理，则无法保证文献标志码：B煤研石的稳定性,改变了节约投资的初衷。所以，由于煤研石自身具有陈化时间短的特点，若在应用过程中工作人员未将其进行充分的燃烧，则会降低其中的水稳定性，易导致其出现崩解、膨胀的问题。此时,将石灰、煤石、粉煤灰与水泥进行混合，才能将煤研石的性能进行改善或是增加二灰煤研石，让其与“全废四渣”进行混合，可控制原材料的早期强度并控制其在后期的强度增长效率，使原材料具备抗冻能力，能够在长期规划路段进行利用。同时，“全废四渣”可以混合应用于基层，它通过粗颗粒来创建基本骨架，让细颗粒能够与其进行结合，从而发挥出电石灰、粉煤灰等物质的填充作用。通过不同区域内组分比例的控制，稳定当前的混合料基础结构，使“全废四渣”可以在嵌挤的作用下完成胶结操作。但若工作人员未进行合理的把控，则会无法提高其路用性能，更无法控制混合料的强度,甚至出现收缩系数较小的现象。所以，混合料在搅拌过程中也会出现搅拌不充分的问题，使“全废四渣”中原材料的含水量无法得到保证，从而无法增强路用性能。3发挥废石膏改性“全废四渣”基层路用性能的举措3.1合理执行“全废四渣”配比工作采用文献检索法，掌握在废石膏改性工作中“全废四渣”原材料的配比方式，选择满足规范要求的方法，确认“全废四渣”的比例范围，以实施合理的“全废四渣”配比工作。首先,可创建A组、B组、C组以及D组的配比方案,控制电石灰、废石膏、煤研石以及粉煤灰的应用比例，让工作人员根据具体工况，增加水泥以及外加剂的应用。例如,在A组试验环节，可适当地增加水泥的含量，掺人1.6%含量的水泥，以实现对其强度、渗水性等多方面内容的控制。而在B组中可以不增加任何外加剂,直接对其强度以及渗水性进行监测,得出精准的数据。在C组内，可通过碎石的等量代替方式，让其代替煤研石，此时无需增加外加剂，即可执行监测工作。另外，在D组试验过程中，可通过石灰的应用，让其替代电石灰并适当地增加外加剂，运用混合料配比方案的设计,确认哪种方式最能发挥出“全废四渣”的基层路用性能。3.2确认最佳混合料的比选方案运用合理的原材料比选方式，执行击实试验。首先，本试验应遵循公路工程建设方面的条例，确认材料的试验规程205Vol.49,No.9September,2023并检测无机结合料当前的状态，通过击实试验的方式控制混合料的具体粒径。其中，“全废四渣”中颗粒的粒径应控制在32mm以内，工作人员运用击实仪测量“全废四渣”的锤击面直径、锤重。其中，“全废四渣”的颗粒落高应为45 cm、锤重为4.5 kg、试筒内径为1 5 cm、锤击面为4.5 cm、整体高度为12cm、容积为2 1 0 0 cm，此时，锤击的层数应高于3 层，但总共的锤击次数应大于8 9 次，运用精准的试验方式，使此项目中的仪器设备可以得到高效的应用。其中,击实筒的高度为1 7 0 mm,内径为1 5 2 mm,套环为50mm，其垫块直径应为1 5 1 mm，高度为5 0 mm。这样可增加电动击实仪在此阶段的应用，通过对粉煤灰、煤研石、废石膏以及电石灰的定量，确保其风干含水率有所提高，也可运用含水率预定的方式，使“全废四渣”原材料之间的含水率之差1.5%，选择2 个最小含水率及最大含水率，促使原材料能够成为用水量的控制依据，使工作人员在应用过程中能够增加对水泥等相关辅助材料的思考。运用分别添加的方式，将剩余的层级进行击实。在试件的制备工作中,应遵循公路工程中无机结合料的试验方法。优先执行试模操作并重视击实试验，在试验开展前期确认原材料的取用规定量，控制“全废四渣”混合料的含水率，将原材料的压实程度控制在9 7%以内，根据最大干密度以及最佳含水率，实现对试件总质量的控制，在试件的成型前1 h内加入水泥等材料，从而优化当前的试模方式。另外，也可以采用倒入试模的方式实现对混合料的制备。这样一来，在压力被卸下后方可取出原材料，确保试样的制备工作能够顺利实施。最后，应开展试件的养护工作，遵循结合料的稳定试验方法，对试件的高度以及中度进行计算，让其可以在养护室内进行保存,开展为期7 d、1 4d 或者9 0 d的养护工作，保证其在完成承重后，能够在2 2 左右的水中进行浸泡，以通过试验结果，确认“全废四渣”材料是否满足路基工程的建设要求，从而增加其对后续工程开展阶段的助力。3.3实行无侧限的抗压能力测试优先确认试验要点，运用公路工程无机结合料的抗压试验方式，提高抗压强度，确保所执行的试验方法能够满足工程的运行要求。首先，可应用万能试验机，试件在完成测试后应进行保存并擦干其表层的水分，避免对试验机造成影响。另外，可以适当地提高加压速度，得出“全废四渣”被破坏时的压力。同时，采用计算试件的方式，提高“全废四渣”的抗压能力，运用无侧限的抗压强度测试方法，比较“全废四渣”在路基建设期间的使用强度，以得出最佳的匹配值，确认击实试验结果。其次，可根据粉煤灰、电石灰、废石膏、煤研石的配比含水量进行分析，实现对干密度曲线的对比，运用驼峰型的曲线方式，确认各自的最佳含水量，如图1 所示。21.791.7701:751.731.711.6910111213141516含水量/%图1“全废四渣”的最佳含水量及干密度变化其排列顺序如上述内容所示，由此可知，当前“全废四渣”的最佳含水量及干密度呈现出N型曲线的变化方式，并且在最高点时会出现拐点。根据图1 中的内容可掌握混合料中所具备的含水量，了解配比的变化情况。因此，对于“全206川建材SichuanBuildingMaterials废四渣”而言，干密度曲线与含水量并非只能以驼峰型的形式出现,还可以是N型曲线、S型曲线或者更多的形状。其中的峰值表现也大不相同，当“全废四渣”处于同一配比状态下,粉煤灰、电石灰的含水量可能相对较小。但若结合击实功进行分析，提高混合料中颗粒的移动速度会使混合料的干密度升高，使其含水量逐渐升高，让全废四渣”原材料表面能够形成一层水面，使颗粒之间能够粘结。若将其应用于公路工程中，可减少其中产生的摩擦力，使“全废四渣”的密度减小并当含水量增加时,其密度会有所增大。这表明颗粒之间的摩擦力是有可能减小的。最后，利用试验分析的方式可知，配比混合料在不同的情况下会产生变化。结合“全废四渣”原材料的变化趋势，了解到在7 1 4d全废四渣”的强度变化相对较快，但在2 8 d后，“全废四渣”基本已经稳定。运用曲线分析的方式可以确认当前不同配比中粉煤灰、电石灰、废石膏、煤石的状态。3.4制定承载比的试验方案通过对路面材料以及土基状况的衡量，掌握其中存在的承载力指标。通过对粉煤灰、电石灰、废石膏、煤研石的分析，了解其在压人路基后的变形能力。在试验过程中，可设置贯人量指标，让其控制在2.5 mm，将压力控制在7 MPa。若贯人量达到5 mm，可将压力控制在1 0 MPa以内,采用相对值来表示CBR。首先，在试验过程中需根据公路工程中的试验规程进行分析，规范工作人员的操作方式，使其可以合理地开展承载比试验。通过试筒、击实仪、多孔底板等设备的应用，实现对多孔板的调节，增设荷载板并运用百分表，实现对承载比试验仪的计量。由此，则可控制公路工程的压实度，合理地完成“全废四渣”的配合工作，控制膨胀量，使试筒以倒置的形式出现,增加滤纸的摆放,增设多孔板与荷载板的应用，促使该区域内的多孔底板数量增加。工作人员需拉紧模具，实现对各区域内读数的读取。其次，可在水槽内增加水，让相关试件进行浸泡，从而得到最终的百分表读数。工作人员运用静置排水的方式，将试件从水中取出，运用贯人试验的方式，增加手摇测力计的应用,以在路基路面上增加45 N的荷载，记录出具体的读数，确保其可以贯入试件内，确认贯入量百分表中的最终读数。最后,采用关系曲线的绘制，掌握单位压力之间相差15400kPa,而混合料在承载比的试验过程中占据的承载比为2 2 0%。若需保证“全废四渣”原材料能够满足工程运行要求,基层的CBR值必须1 0 0%。如此才能满足工程的承载力要求，保证行车的安全。3.5实行三轴压缩试验通过三轴压缩试验确认被检测材料中的抗剪能力，运用一种相对完善的操作方式控制工程项目中的排水条件,结合试件内部的具体变化状况，实现对被破坏面的检测。首先，可寻找“全废四渣”原材料应用后的薄弱地带，运用直剪仪确认材料在应用后上层与下层之间的关系。得出精准的参数。3:4:16:7736142238:12:77-.-3:10:10:77第49 卷第9 期2023年9 月同时，在试验过程中也需要遵循“全废四渣”原材料的应用规程，检测粗粒土的状态，执行不固结的试验操作，使试验区域不进行排水试验。其次，应根据仪器设备的应用状态进行分析，运用微机实现对不同设备的控制。采用三轴压缩的试验方法拓展计算机控制系统，使其能够对围压施加区域、压力室、轴向加荷区域进行控制。通过数据采集仪的应用，使该区域的压实度能够在9 7%左右。选择最佳的“全废四渣”原材料配比方案,使其可以在试模内成型并将试件的规格控制在1 0 0 mm第49 卷第9 期2023年9 月200mm左右。用此方式可在压力室内放置橡皮膜,完成后续的安装操作。另外，可运用微机软件实现对各区域的控制，在控制界面上执行卸载操作，使压力室能够及时进水，使水能够在装满后打开排气阀，执行一系列的出水活动。由此，使排气工作执行完毕后，排气阀能够被打开。此时可关闭围压并保证此区域不会进水。在电脑中增加相关参数的设置，利用微机软件实现对位移、轴向压力、孔隙水压力以及围压等参数的确认，将上述数据全部清零。完成此工作后，方可开展预压操作，确认各区域内的接触点并保证其可以二次清零。最后，在确认围压目标值后，可施加围压并在达到目标值后，在微机软件中点击开始按钮，执行剪切操作并避免对试件进行破坏，从而保留重要的数据信息，通过系统的运行将此部分内容在Excel 表格中进行存储,使围压能够卸到底，按照顺序打开围压、排气阀进行排水，直到水排尽后将压力卸去。根据上述内容，可得出当前的围压目标值分别为2 0 0、400,600,800 kPa。由此可得出结论：围压若呈现出增大的趋势，它所受的剪力破坏应力也会增大。所以，当“全废四渣”原材料应用于工程中时，在屈服阶段之后,应力会呈现出降低的趋势,因此,需要增加外加剂辅助混合料的应用，使其内摩擦角控制在3 4.9 8，内聚力控制在1 2 7.1 5kPa,方可激发出废石膏的路用性能。3.6合理应用“全废四渣”混合料在“全废四渣”混合料应用期间，应该将煤研石作为骨料,粉煤灰是掺合料，而电石灰是粘结料,废石膏主要起到激发作用。通过混合料的应用，可为公路工程创建出碱性环境，使“全废四渣”相互之间进行反应，促使Al,O3、Si O,在反应后形成酸水化铝胶体,提高其在基层路用环节的强度。同5川建材SichuanBuildingMaterials时，合理应用废石膏，确保可以激发出粉煤灰以及煤石的活性，使基层路用项目的骨架更加密实，并且为提高工程的强度及稳定性，只需要外掺1.5%的水泥则可以实现 6 。4结语通过对废石膏改性“全废四渣”基层路用性能的分析可知,粉煤灰和煤研石都是人工创造的灰质材料，二者的活性相同,其中分别含有Al,0，和SiO2。在基层路用环节,碎石的强度会高于煤研石，但若结合粒度分布进行分析，属于碎石类土。所以,其比较适合应用于公路工程中,且当前的应用已经较为广泛。电石灰进行消解后，与石灰的路用性能大致相同，若将电石灰进行路用，需要将其分解后使用。而粉煤灰和废石膏作为“全废四渣”中的一种，可在后期提高路基的强度，强化其基础刚度,保证路基的稳定性。由此可知，“全废四渣”可以广泛使用在农业、建材、环境治理以及化工等领域内，而且可用作工程回填、路基填筑及软基处理工作。ID:015592参考文献：1李强.磷石膏稳定土变形特性及裂缝扩展规律研究 D.贵阳：贵州大学,2 0 2 1.2张巍，陈建春.加筋纤维全废渣混合料的试验研究 J.土工基础,2 0 2 0,3 4(6):7 5 7 7.3赵旭.水泥稳定煤研石混合料路用性能分析 D.郑州：华北水利水电大学，2 0 1 9.4董胤喆.常压醇盐体系由脱硫石膏制备一半水石膏的工艺条件研究 D.合肥：合肥工业大学，2 0 1 9.5陈阳.废石膏气泡土静动力学特性试验研究 D.沈阳：沈阳建筑大学,2 0 1 9.6彭怀志.磷石膏一二灰混合料材料性能试验研究 D.长沙：长沙理工大学,2 0 1 5.Vol.49,No.9September,2023（上接第2 0 4页）3.4不同种类纤维对SMA-13飞散试验的影响在最佳油石比条件下，分别对4%木质素纤维、4%矿物纤维、木质素和矿物纤维混掺（木质素纤维0.1%，矿物纤维0.3%）进行飞散损失分析，结果如表1 3 和图5所示。表1 3 飞散损失结果平均飞散纤维损失率/%0.4%木质素纤维2.150.4%矿物纤维3.680.1%木质素纤维+0.3%矿物纤维3.504320木质素矿物混掺纤维纤维纤维纤维种类图5飞散损失结果从图5可以看出，在最佳油石比下，木质素纤维的飞散损失最小，说明在飞散试验中，木质素纤维吸附沥青能力最佳，沥青的粘结力最好。4结论本文采用木质素纤维和矿物纤维两种路用纤维进行了常规的SMA混合料路用性能试验，检测了混掺纤维SMA路用纤维的路用性能指标、木质素纤维的路用性能指标以及矿物纤维的路用性能指标，得出以下结论。1通过对SMA-13路用性能的测定，可以得出SMA具备优越的高温稳定性、抗车辙能力、优良的水稳定性、良好的析漏、飞散耐性等路用性能。2)对3 类纤维条件下的SMA-13路用性能进行对比分要求/%析，通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、谢伦堡析漏试验、肯塔堡飞散试验对SMA的高温稳定性、水稳定15性、析漏值和飞散损失率等方面进行对比分析。得出混掺纤维SMA-13在抗水稳定性方面优于木质素纤维SMA-13、矿物纤维SMA-13,其他路用性能指标都处于中间位置，考虑到经济因素，纤维混掺可以降低一定的成本。ID:015587参考文献：1沈金安，李福普.SMA路面设计与铺筑M.北京：人民交通出版社,2 0 0 3.2袁启东.路用木质纤维在SMA混合料中作用研究 D.沈阳：东北大学，2 0 0 5.3雷俊，汤雄，刘丽.不同击实温度下温拌沥青混合料性能分析J.西部交通科技,2 0 2 2,1 7（1 2）9 7-9 9.207.