石灰碱渣稳定土的路用性能与工程应用研究

日期:2026-09-20 00:44 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:3

日期:2026-09-20 00:44 作者:赵明 浏览量:3

一、引言
碱渣是氨碱法生产纯碱过程中排放的白色废渣,主要成分为CaCO₃、CaSO₄和NaCl等。我国每年碱渣排放量超过1000万吨,大量堆存不仅占用土地,其高盐分和强碱性还对周边环境造成严重污染。将碱渣用于土体稳定,可实现工业固废资源化利用与道路工程降本增效的双赢。

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石灰碱渣稳定土(LSRSS)是一种新型路基填料。碱渣的掺入可改善土体的颗粒级配,石灰则通过离子交换和火山灰反应提供胶结强度。本文通过系统的实验室试验和现场验证,全面评价LSRSS的路用性能与工程适用性。

二、材料与试验方案
原材料:黏土取自工程现场。碱渣(SR)取自某碱厂,经烘干、粉磨后使用。石灰采用Ⅲ级消石灰。

试验方案:设置碱渣掺量为0%、10%、20%、30%、40%五个水平,石灰掺量固定为6%。通过重型击实试验确定最佳含水率和最大干密度,通过UCS、CBR和MR试验评价力学性能。在最优配比确定后,开展现场试验段铺筑与测试。

三、试验结果与分析
3.1 碱渣掺量的影响规律
试验结果表明,随着碱渣含量的增加,LSRSS的UCS、CBR和MR值呈现先增大后降低的趋势,在碱渣含量为30%时达到峰值。UCS峰值为0.62 MPa,CBR峰值为65.0%,MR峰值为78.83 MPa。当碱渣含量超过30%后,过量的碱渣稀释了石灰的有效含量,同时碱渣颗粒间的胶结不足,反而削弱了整体强度。

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LSRSS的最佳配比确定为6%石灰、30%碱渣和70%黏土。这一配比充分发挥了三种材料的优良级配和化学反应——碱渣的微集料填充效应改善了颗粒级配,石灰的离子交换和火山灰反应提供了胶结强度。

3.2 压实度与含水率的影响
最佳配比的UCS、CBR、MR值均随压实度的增大而增大。压实度越高,土颗粒排列越紧密,颗粒间接触点增多,胶凝产物的胶结作用得以更充分发挥。

然而,含水率的影响呈现出独特的规律——力学指标随含水量的增大先增大后减小,其最大值并不对应于23%的最优含水量(OWC),而是对应于27%的压实含水量。这一差异源于碱渣的特殊物理化学性质:较高的含水率有利于碱渣中活性组分的溶解和反应迁移,促进胶凝产物的均匀分布。这一发现对LSRSS的现场施工含水率控制具有重要指导意义。

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3.3 现场试验验证
现场试验段采用压实含水量27%进行铺筑,LSRSS路基的路用性能良好。实测UCS、CBR、MR值分别为0.85 MPa、86.5%、135.7 MPa,均高于实验室值。现场测试值高于实验室值的原因可能在于:现场压实功更大,压实度更高;现场养生条件更有利于火山灰反应的持续进行。

四、工程应用前景
石灰碱渣稳定土具有较好的强度和路用性能,其优势体现在三个方面:材料来源广泛——碱渣为工业废渣,获取成本低;力学性能优良——各项指标均满足路基填料要求;环境效益显著——消纳大宗碱渣废渣,减少堆存污染。该技术适用于各等级公路的路床和路堤填筑,特别推荐在碱厂附近的道路工程中推广应用。

五、结语
石灰碱渣稳定土通过碱渣的微集料填充和石灰的胶结作用的协同增强,在碱渣含量30%时达到最优力学性能。最佳配比(6%石灰+30%碱渣+70%黏土)的现场测试UCS、CBR、MR值分别为0.85 MPa、86.5%和135.7 MPa,均满足路基填料要求。该技术为碱渣的大规模资源化利用提供了可行方案,具有显著的环境效益和经济效益。

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