一、引言

随着城市轨道交通、地下空间开发等工程建设的大规模推进，工程渣土的消纳处置已成为制约工程推进的瓶颈。与此同时，公路工程建设对路基填料的需求持续增长，天然砂石资源日益紧缺。将工程渣土原位改良为路基填料，实现“变废为宝”，是化解这一矛盾的有效途径。

生石灰是处治高含水率土质的传统材料，通过离子交换和火山灰反应改善土体工程性质。然而，单一石灰固化渣土的效果受土质类型影响较大，且早期强度低、水稳定性差。近年来，以工业固废为原料制备的新型固化材料发展迅速。电石渣（主要成分为Ca(OH)₂）、脱硫石膏（主要成分为CaSO₄·2H₂O）和粉煤灰（富含活性SiO₂和Al₂O₃）三种固废复合后，可在碱性环境下发生一系列水化反应，生成钙矾石和C-S-H等胶凝物质，具有良好的胶凝性能。

二、材料与试验方法

原材料：工程渣土取自某轨道交通工程施工现场，为典型粉质黏土。生石灰为市售Ⅲ级钙质石灰，有效氧化钙含量≥70%。SWM由电石渣、脱硫石膏与粉煤灰按优化比例复配而成，其中电石渣提供碱性环境，粉煤灰提供活性硅铝组分，脱硫石膏提供SO₄²⁻。

试验方法：分别以生石灰和SWM为固化剂，掺量均为7%（干土质量百分比），在最佳含水率下制备试件，标准养护28天后进行无侧限抗压强度试验和水稳定性试验。水稳定系数以浸水4天后的强度与标准养护强度之比表征。

三、试验结果与分析

3.1 强度特性

在7%掺量、28天养护条件下，SWM固化渣土的无侧限抗压强度达0.76MPa，而石灰固化土仅为0.54MPa，SWM较石灰提高41%。

SWM的强度优势源于其多元水化反应体系。电石渣水化生成的Ca(OH)₂提供了强碱性环境（pH>12），激发了粉煤灰中活性SiO₂和Al₂O₃的火山灰反应；脱硫石膏中的SO₄²⁻在碱性条件下与铝相矿物反应生成钙矾石（AFt）。三者的协同作用生成了比单一石灰水化产物更为丰富和致密的胶凝网络——钙矾石的针状晶体和C-S-H的网状凝胶相互交织，共同构建了致密的微观结构。

3.2 水稳定性

SWM固化渣土的水稳定系数为0.82，显著优于石灰固化土。高水稳定性意味着SWM固化土在浸水条件下能保持较好的结构完整性。这一优势对于地下水位较高地区的路基工程尤为重要。

水稳定性的提升归因于SWM固化土更低的孔隙率和更致密的微观结构。钙矾石的生成不仅填充了土体孔隙，还通过晶体骨架约束了土颗粒的膨胀变形；C-S-H凝胶则包裹土颗粒，降低了土体的亲水性。

3.3 经济性分析

SWM的原材料均为工业废渣——电石渣、脱硫石膏和粉煤灰。这些材料作为工业副产物，获取成本远低于市售石灰。据估算，SWM的材料成本较生石灰降低约20%～30%。同时，SWM的生产过程避免了石灰石煅烧的碳排放，具有显著的环境效益。

四、工程应用建议

SWM固化技术适用于各类工程渣土的原位改良，尤其适合工期紧、渣土产量大的城市建设工程。建议在实际应用中根据渣土性质调整SWM的配合比和掺量，并通过现场试验确定最佳施工参数。施工中应确保SWM与渣土充分拌和均匀，碾压应在最佳含水率附近进行，成型后及时保湿养生。

五、结语

以电石渣、脱硫石膏和粉煤灰制备的固废基固化材料SWM，在7%掺量、28天养护条件下，无侧限抗压强度达0.76MPa，较传统生石灰提高41%，水稳定系数为0.82，各项指标均满足路基填料规范要求。SWM的多元水化反应体系生成钙矾石和C-S-H凝胶，是其性能优势的内在原因。该技术实现了“以废治废”——用工业固废处理工程渣土，具有良好的环境效益和经济效益，为工程渣土的规模化资源利用提供了可行的技术方案。