钢渣稳定土在路基工程中的应用探究

2022-09-24汪彬

中国公路 2022年13期

汪彬

（江苏东交智控科技集团股份有限公司，江苏南京 210000）

炼钢过程中产生的钢渣副产物，其主要成分包括助融材料及矿石材料中的残余燃料、易融质硅酸盐等，其综合利用率总体偏低，且占用了大量的土地资源，造成经济浪费，如何将其有效利用已成为现阶段亟需解决的热点问题。国内外专家学者对钢渣的再生利用已有了一定的研究基础[1-2]，包括用来制备钢渣水泥、钢渣吸声材料、钢渣玻璃及透水砖等；徐晓云[3]尝试将钢渣用于增强路基素土稳定性，探究了其干缩性能。

目前，在针对钢渣稳定土应用性能方面仍有部分研究空白，因此，本文选取工业溶积料钢渣作为原材料，设计制备钢渣稳定土试件；同时制备了常规的石灰及水泥稳定土试件作为对照组，通过液塑限试验、无侧限抗压强度等试验对比了三类稳定土的性能表现。

一、原材料

（一）钢渣

本文选取湘钢出产溶积料钢渣作为稳定料开展试验研究，所选钢渣均陈伏9个月，其化学成分检测结果如表1所示。其中游离CaO值满足不超过规范3%的要求，可用作路基土改良稳定料。

表1 钢渣化学成分

利用标准方孔套筛根据标准试验规程对溶积料钢渣开展筛分试验，通过摇筛机初筛和人工手筛后得到颗粒级配结果，如表2所示。经试验发现，钢渣属于砂类土，其不均匀系数为34.5，曲率系数为1.5，属路基填料良好级配。

表2 钢渣颗粒级配

（二）素土

在施工项目现场取路基素土，取土深度为1m～1.5m，土样呈坚硬红褐色状，最大干密度1.75g/cm3，对应的最佳含水率为18.4%，塑限和液限分别为25.1和46.3，塑性指数为21.2。

二、试验方案

此次研究将钢渣稳定土中钢渣掺配比例设计为10%，为对比分析其路用性能，制备常规石灰及水泥稳定土试件作为对照组，通过液塑限试验、无侧限抗压强度试验等对比稳定土性能表现。其中，选取的石灰和水泥掺配比例分别为9%和6%，均为参照既有多项工程应用经验取得。

三、试验结果分析

（一）液塑限联合试验

对钢渣、石灰、水泥稳定土及原状素土试件分别开展液塑限联合试验，试验检测结果如表3所示。可发现，在掺配稳定料后，各类稳定土试件液限值均下降，塑限值均提升，塑性指数均下降。其中6%水泥稳定土的塑性指数下降最为明显，达到13.7，这表明水泥的掺配会明显降低路基土体塑性，而钢渣稳定土相对水泥和石灰稳定土塑性表现更好。

表3 液塑限联合实验结果表

（二）无侧限抗压强度

对三类稳定土及原状素土试件分别开展7d及28d无侧限抗压强度试验，试验结果如表4所示。可以发现，相较于原状素土，三类稳定土的无侧限抗压强度均有显著提升，其中以水泥稳定土提升最大，7d、28d无侧限抗压强度分别提升了561%和822%；石灰稳定土次之，分别为478%和667%；钢渣稳定土提升量最小，分别为417%和556%。三类稳定土强度均随养护时间的增加而提升，其中钢渣稳定土强度组成主要为颗粒压实作用和钢渣水化化学反应，因其粒径较大，总表面积相对较小，故强度提升相对较小。