工業(yè)廢渣復(fù)合再生膠凝材料穩(wěn)定粉砂土路用性能及機(jī)理

楊善東

（洛陽市公路事業(yè)發(fā)展中心，河南洛陽 471000）

受資源稟賦、能源結(jié)構(gòu)等因素影響，目前我國赤泥、鋼渣、煤矸石、鋁土礦尾礦等大宗固廢面臨產(chǎn)生強(qiáng)度高、利用不充分等問題，大宗固廢累計堆存量約600 億t，年新增堆存量近30 億t［1］，占用大量土地資源，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境［2］. 提高大宗固廢綜合利用率，探尋固廢資源化利用新途徑已成為亟須解決的問題.

與此同時，我國公路交通發(fā)展迅速，受地質(zhì)條件影響，部分路基土強(qiáng)度不足，需要膠凝材料穩(wěn)固. 傳統(tǒng)施工工藝采用的水泥［3］、生石灰［4-5］等膠凝材料存在能耗高、污染重等問題. 利用工業(yè)廢渣配制固化劑穩(wěn)定路基土，可改善土體強(qiáng)度及穩(wěn)定性，提高固廢利用率［6-7］，減少石灰、水泥等傳統(tǒng)固化改良劑的使用，符合國家固廢循環(huán)利用和生態(tài)環(huán)保的發(fā)展理念［8］.

已有研究表明，赤泥、鋼渣、煤矸石、鋁土礦尾礦、礦渣、粉煤灰、脫硫石膏等工業(yè)廢渣具有潛在膠凝活性［9-10］，可用于穩(wěn)定路基土或填筑路基. 杜延軍等［11］以土基CBR、回彈模量和貫入阻力等作為評價指標(biāo)，對比分析了電石渣和生石灰分別穩(wěn)定過濕黏土路基填料性能，結(jié)果表明電石渣優(yōu)于生石灰；田朋飛等［12］基于擊實性能試驗、循環(huán)崩解試驗、CBR試驗和剪切試驗，分析電石渣穩(wěn)定花崗巖殘積土的性能及電石渣合理摻量，結(jié)果表明電石渣穩(wěn)定后的花崗巖殘積土性能顯著提升，電石渣摻量宜為5%～7%；王士革等［13］基于正交試驗分析了石灰-鋼渣穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度影響因素，發(fā)現(xiàn)鋼渣摻量和粒徑大小對穩(wěn)定土后期強(qiáng)度具有顯著影響，鋼渣可替代部分石灰或水泥穩(wěn)定路床填料；尹平保等［14］通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場足尺試驗研究了鎳鐵渣加筋路堤土的填筑方法及應(yīng)用效果；張向東和任昆［15］基于GDS動態(tài)三軸試驗系統(tǒng)在不同圍壓及頻率下研究了煤渣改良土的動彈性模量以及臨界動應(yīng)力；李庶安等和崔宏環(huán)等［16-17］以煤矸石、鋼渣、黏土等工業(yè)廢渣為原材料制備土凝巖，并分析其穩(wěn)定黏性土的路用性能；李小重等［18］研究了復(fù)合再生膠凝材料的微觀特性及其穩(wěn)定膨脹土的路用性能. 由此可見，目前關(guān)于工業(yè)固廢穩(wěn)定土的研究主要采用一種或兩種固廢原材作為穩(wěn)定材料，關(guān)于多種廢渣復(fù)配共同發(fā)揮膠凝作用的相關(guān)研究仍處于探索階段，復(fù)合再生膠凝材料穩(wěn)定不同種類土的耐久性及強(qiáng)度形成機(jī)理等仍需進(jìn)一步深入研究.

基于此，本文采用粉煤灰、磷石膏、鋼渣、煤矸石等工業(yè)廢渣為原材料，采用特定的配比組成和加工工藝制備工業(yè)廢渣復(fù)合再生膠凝材料（Composite reclaimed cementitious material from industrial waste residue，簡稱RCI），利用多種工業(yè)廢渣的有效成分發(fā)揮協(xié)同改良功效，并以某高速公路路基粉砂土為應(yīng)用對象，分析RCI 穩(wěn)定粉砂土力學(xué)性能、耐久性和強(qiáng)度形成機(jī)理，以期為RCI 穩(wěn)定粉砂土的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供參考.

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

1）RCI由粉煤灰、礦渣粉、尾礦等工業(yè)廢渣烘干粉磨而成，生產(chǎn)設(shè)備簡單，在水泥粉磨站的基礎(chǔ)上適當(dāng)改造后可批量生產(chǎn)，具體生產(chǎn)工藝如下：①將燒結(jié)法赤泥、鋁土礦尾礦、鈦石膏、鋁土礦尾礦、電石渣、礦渣粉等原材料分別脫水至含水率低于1%，并研磨成粒徑小于1 mm的顆粒. ②按照設(shè)定比例研磨至粒徑小于300目，即可得到RCI. 根據(jù)土質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，RCI 各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差異，生產(chǎn)工藝參數(shù)不完全相同，但生產(chǎn)工藝流程一致.

2）水泥采用市售P·O 42.5 水泥，檢測指標(biāo)均滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）和《土壤固化外加劑》（CJT 486—2015）要求.

3）粉砂土的土樣取自沿黃河地區(qū)某高速公路路基，粒徑分布如表1所示.

表1 各顆粒范圍組成Tab.1 Composition content of each particle range

通過液塑限聯(lián)合測定法測得土樣液限wL為33.8%，小于50%；塑限wP為26.2%，塑性指數(shù)為7.6. 根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）土樣分類方法中塑性圖，當(dāng)液限為33.8%時，A線Ip=10.074，土樣的塑性指數(shù)位于A線以下，液限位于B線以左，確定土樣為低液限粉土. 該類土穩(wěn)定性及強(qiáng)度較差，不易固結(jié)，不可直接作為高速公路路基填土.

1.2 試驗方法

1.2.1 穩(wěn)定土力學(xué)性能試驗

根據(jù)擊實試驗所得土的最佳含水率和最大干密度，按98%的壓實度采用靜力壓實法制備直徑50 mm、高50 mm的試件，參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009）分別進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗和彎拉強(qiáng)度試驗，參照《土壤固化外加劑》（CJT 486—2015）進(jìn)行4 h凝結(jié)時間影響系數(shù)試驗，參照《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）進(jìn)行CBR試驗.

1.2.2 穩(wěn)定土耐久性能試驗

在最佳含水率和最大干密度下，進(jìn)行RCI穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土的耐久性試驗.

1）抗收縮性能參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009）分別進(jìn)行干縮試驗、溫縮試驗.

2）抗凍融循環(huán)性能參照J(rèn)TG E51—2009進(jìn)行凍融循環(huán)試驗，最高凍融循環(huán)次數(shù)選定為8次. 養(yǎng)生90 d的試件在經(jīng)歷不同凍融循環(huán)次數(shù)后，測試兩種穩(wěn)定土凍融循環(huán)后抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度殘留比，其中抗壓強(qiáng)度殘留比為凍融后與凍融前抗壓強(qiáng)度的比值.

3）疲勞試驗參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009），采用三分點施加Havesine波的動態(tài)周期性的壓應(yīng)力荷載模式，以穩(wěn)定土最大彎拉強(qiáng)度為基準(zhǔn)，應(yīng)力強(qiáng)度比分別設(shè)定為0.5、0.6和0.7，選擇RCI和水泥摻量為4%的穩(wěn)定土分別進(jìn)行疲勞試驗［19］.

1.2.3 微觀分析

1）XRD分析采用日本島津XRD-7000型X射線衍射儀. 將膠凝材料摻量為4%的水泥穩(wěn)定粉砂土試件和RCI穩(wěn)定粉砂土試件，經(jīng)過90 d無側(cè)限抗壓試驗結(jié)束后，收集完整的較大塊的殘留試樣，將殘塊敲碎后挑選內(nèi)部的小塊，放入烘箱中烘干后研磨，再過325目篩得到的試樣粉末進(jìn)行XRD試驗［20］.

2）SEM分析采用JSM-6390A型掃描電子顯微鏡，放大倍數(shù)為1000～10 000倍. 將膠凝材料摻量為4%的水泥和RCI穩(wěn)定粉砂土試件，經(jīng)過90 d無側(cè)限抗壓試驗結(jié)束后，收集完整的較大塊的殘留試樣，將殘塊敲碎后挑選內(nèi)部約1 cm×1 cm 的扁平小塊，烘干后粘在試樣板上. 為使試樣表面導(dǎo)電對試樣鍍金處理，然后放入潔凈的鋁盒中標(biāo)記待測.

2 結(jié)果及討論

2.1 穩(wěn)定土力學(xué)性能

RCI和水泥穩(wěn)定土擊實試驗及CBR強(qiáng)度測試結(jié)果如表2所示，力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果如圖1所示，4 h凝結(jié)時間影響系數(shù)如圖2所示.

圖1 RCI和水泥穩(wěn)定土力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果Fig.1 Results of mechanical strength test of RCI and cement stabilized soil

表2 RCI和水泥穩(wěn)定土擊實試驗及CBR強(qiáng)度Tab.2 Compaction test and CBR strength of RCI and cement stabilized soil

由表2分析可知，相同摻量下，RCI穩(wěn)定土的最大干密度和最佳含水率略高于水泥穩(wěn)定土，RCI穩(wěn)定土的CBR強(qiáng)度高于水泥穩(wěn)定土，前者約為后者的1.1～1.2倍.

由圖1分析可知，在抗壓強(qiáng)度方面，兩種類型膠凝材料穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)生時間增加逐漸增加. 在RCI摻量分別為3%、4%和5%時，RCI穩(wěn)定土7 d到28 d抗壓強(qiáng)度分別增長了1.1倍、0.9倍和0.7倍，28 d到90 d抗壓強(qiáng)度分別增長了0.3倍、0.2倍、0.3倍. 在水泥摻量分別為3%、4%和5%時，水泥穩(wěn)定土7 d到28 d抗壓強(qiáng)度分別增長了0.4倍、0.4 倍和0.3 倍，28 d 到90 d 抗壓強(qiáng)度分別增長了0.2 倍、0.3倍、0.2倍. 這表明隨著養(yǎng)生時間增加，RCI穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度增長幅度顯著高于水泥穩(wěn)定土，尤其是7 d到28 d齡期段.

在相同膠凝材料摻量下，RCI穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土7 d齡期時抗壓強(qiáng)度差別并不明顯，但是隨著養(yǎng)生時間增加，由于RCI穩(wěn)定土的強(qiáng)度增長幅度高于水泥穩(wěn)定土，28 d齡期和90 d齡期時，RCI穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度顯著高于水泥穩(wěn)定土. 在膠凝材料摻量分別為3%、4%和5%時，28 d齡期時RCI穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度分別為水泥穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度的1.5 倍、1.4 倍和1.3倍；90 d齡期時分別為1.6倍、1.3倍和1.4倍.

兩種膠凝材料彎拉強(qiáng)度變化規(guī)律與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度整體變化規(guī)律基本一致，7 d齡期時彎拉強(qiáng)度差異不顯著，隨著養(yǎng)生時間增加至28 d 和90 d齡期，RCI 穩(wěn)定土的彎拉強(qiáng)度高于水泥穩(wěn)定土. 由于RCI 凝結(jié)時間長，具有足夠的可施工時間.

由圖2 可知，RCI穩(wěn)定土的4 h凝結(jié)時間影響系數(shù)顯著高于水泥穩(wěn)定土. RCI穩(wěn)定土停放4 h后成型試件強(qiáng)度基本無強(qiáng)度損失，水泥穩(wěn)定土停放4 h后成型試件強(qiáng)度約為立即成型試件抗壓強(qiáng)度的80%～85%.

圖2 RCI和水泥穩(wěn)定土4 h凝結(jié)時間影響系數(shù)Fig.2 Influence coefficient of 4 h setting time of RCI and cement stabilized soil

2.2 土凝巖穩(wěn)定土耐久性能

2.2.1 干縮

選定3%和4%兩個膠凝材料摻量，水泥穩(wěn)定土和RCI穩(wěn)定土不同齡期下的累計失水率和干縮系數(shù)如圖3所示.

由圖3（a）分析可知，隨著齡期增加，不同膠凝材料穩(wěn)定土的累計失水率均逐漸增加，但失水率變化趨勢存在差異. 水泥穩(wěn)定土累計失水率前期增長較快，約從17 d齡期后失水速率開始降低，逐步趨于穩(wěn)定. RCI穩(wěn)定土7 d 前失水率增長較快，7 d到14 d 增長速度減慢，從14 d齡期后失水率先增長較快最后趨于穩(wěn)定. 到30 d齡期時，水泥穩(wěn)定土的失水率高于RCI穩(wěn)定土. 膠凝材料摻量為4%的失水率高于摻量為3%的穩(wěn)定土失水率. 由圖3（b）分析可知，隨著測試時間增加，水泥和RCI穩(wěn)定土的干縮系數(shù)14 d齡期前逐漸增大并達(dá)到峰值，14 d后逐漸減小并趨于穩(wěn)定. 相同膠凝材料摻量時，RCI穩(wěn)定土干縮系數(shù)峰值顯著低于水泥穩(wěn)定土；相同膠凝材料類型時，摻量越高，穩(wěn)定土干縮系數(shù)越大.

圖3 不同齡期下的穩(wěn)定土累計失水率及干縮系數(shù)Fig.3 Cumulative water loss rate and dry shrinkage coefficient of stabilized soil at different ages

水泥穩(wěn)定土前期水分較多，主要是由于前期自由水含量較多，水分更容易揮發(fā)；后期隨著水化反應(yīng)進(jìn)行，部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水，且穩(wěn)定土整體含水量降低，使失水率降低. RCI穩(wěn)定土7～14 d失水率增長較緩是由于RCI仍在進(jìn)行水化反應(yīng)，結(jié)合水含量較多，且RCI膠凝材料中部分成分具有一定保水作用. 兩種膠凝材料穩(wěn)定土干縮系數(shù)前期增長較快，干縮明顯，主要是前期水化速率和水分蒸發(fā)較快，水化后形成較多孔隙，且穩(wěn)定土強(qiáng)度較低，抗收縮性能低. 后期隨著水化速率降低和水分蒸發(fā)變緩，干縮系數(shù)減小并趨于穩(wěn)定. RCI穩(wěn)定土總體抗干縮性能優(yōu)于水泥穩(wěn)定土.

2.2.2 溫縮

選擇膠凝材料摻量為4%，兩種穩(wěn)定土不同溫度區(qū)間下溫縮系數(shù)如圖4所示. 溫度區(qū)間內(nèi)體積減小時，溫縮系數(shù)記為負(fù)值；體積增大時記為正值.

由圖4分析可知，在0 ℃以上時，水泥穩(wěn)定土和RCI穩(wěn)定土溫縮系數(shù)為負(fù)值，穩(wěn)定土體積減小. 溫度區(qū)間溫度越高，溫縮系數(shù)絕對值越大，對應(yīng)的溫縮應(yīng)變越大，但溫縮應(yīng)變絕對值均在30×10-6以內(nèi). 相同溫度區(qū)間下，RCI穩(wěn)定土溫縮系數(shù)絕對值低于水泥穩(wěn)定土，表明RCI穩(wěn)定土溫縮應(yīng)變較小. 隨著溫度降低，溫縮系數(shù)絕對值減小，相鄰溫度區(qū)間內(nèi)穩(wěn)定土溫縮應(yīng)變變化速率減緩. 當(dāng)溫度小于0 ℃時，由于穩(wěn)定土內(nèi)部所含少量水分結(jié)冰膨脹，在-10～0 ℃范圍內(nèi)兩種穩(wěn)定土溫縮系數(shù)為正值，穩(wěn)定土體積開始略微膨脹，但RCI 穩(wěn)定土膨脹率較小.

圖4 穩(wěn)定土溫縮性能Fig.4 Temperature shrinkage of stabilized soil

2.2.3 凍融循環(huán)

在膠凝材料摻量為4%時，凍融循環(huán)試驗結(jié)果如圖5所示.

由圖5 分析可知，隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，凍融循環(huán)后兩種穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度殘留比均逐漸減小. 在凍融循環(huán)次數(shù)不超過4次時，凍融循環(huán)后強(qiáng)度衰減較慢，殘留比均在80%以上；當(dāng)凍融循環(huán)大于4次時，強(qiáng)度衰減速率增加；當(dāng)凍融循環(huán)8 次時，凍融循環(huán)后抗壓強(qiáng)度殘留比僅為50%以上. 相同凍融循環(huán)次數(shù)下，RCI 穩(wěn)定土的抗壓強(qiáng)度及強(qiáng)度殘留比高于水泥穩(wěn)定土，當(dāng)凍融循環(huán)8次時，RCI穩(wěn)定土殘留強(qiáng)度比為63%，水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度比為52%，前者抗壓強(qiáng)度約為后者的1.5 倍. RCI 穩(wěn)定土抗凍融循環(huán)性能優(yōu)于水泥穩(wěn)定土是由于RCI 穩(wěn)定土后期水化程度更高，穩(wěn)定土強(qiáng)度較高，同時RCI穩(wěn)定土更加致密，空隙較小，抗凍融損傷性能更好.

圖5 不同凍融循環(huán)次數(shù)下抗壓強(qiáng)度及殘留比Fig.5 Compressive strength and residual ratio under different freeze-thaw cycles

2.2.4 疲勞

兩種穩(wěn)定土疲勞試驗結(jié)果如表3所示. 由于疲勞試驗結(jié)果離散性較大，采用Weibull分布評估不同穩(wěn)定土疲勞壽命［21-22］. 首先進(jìn)行Weibull分布檢驗，具體步驟為：①將每個應(yīng)力水平下試驗結(jié)果按從小到大排序；②計算第i個試驗結(jié)果的存活率p=1-i/(1+n)，n為每個試驗條件下平行試驗個數(shù)，本研究中n=3；③針對每個疲勞壽命試驗結(jié)果，計算lg(NP-N0)和-ln(ln(1/p))，其中N0取三個試驗結(jié)果中最小值的一半，即N0=Nmin/2；④以lg(NP-N0)為橫坐標(biāo)，-ln(ln(1/p))為縱坐標(biāo)，繪制散點圖，并進(jìn)行線性回歸擬合；⑤根據(jù)線性回歸擬合方程及回歸系數(shù)，判定疲勞壽命試驗結(jié)果是否服從Weibull分布. 兩種穩(wěn)定土疲勞壽命試驗結(jié)果回歸圖和回歸方程分別如圖6和表4所示，表4中y代表-ln(ln(1/p))，x代表lg(NP-N0). 由圖6和表4分析可知，回歸方程相關(guān)系數(shù)均在90%以上，兩種穩(wěn)定土疲勞壽命試驗結(jié)果服從Weibull分布.

表3 不同應(yīng)力比下穩(wěn)定土疲勞試驗結(jié)果（n=3）Tab.3 Fatigue test results of stabilized soil under different stress ratios（n=3）

圖6 穩(wěn)定土疲勞試驗結(jié)果Weibull分布檢驗回歸圖Fig.6 Weibull distribution test regression diagram of fatigue test results of stabilized soil

表4 穩(wěn)定土疲勞試驗結(jié)果Weibull分布檢驗回歸方程Tab.4 Regression equation of Weibull distribution test results of stable soil fatigue test

由于不同應(yīng)力強(qiáng)度比下，兩種穩(wěn)定土疲勞壽命試驗結(jié)果均服從Weibull分布，可根據(jù)不同應(yīng)力強(qiáng)度比下疲勞壽命與保證率回歸方程計算出不同保證率下的疲勞壽命. 分別令p=95%和50%，得到保證率為95%和50%時，不同應(yīng)力強(qiáng)度比下兩種穩(wěn)定土疲勞壽命如圖7所示.

由圖7 分析可知，隨著應(yīng)力強(qiáng)度比增加，兩種穩(wěn)定土的疲勞壽命顯著降低. 應(yīng)力強(qiáng)度比由0.5 增加到0.6時，兩種穩(wěn)定土疲勞壽命降低幅度約為70%；增加到0.7 時，疲勞壽命衰減幅度約為90%. 水泥穩(wěn)定土在0.6 應(yīng)力強(qiáng)度比時，50%保證率下疲勞壽命約為95%保證率疲勞壽命的13 倍；其余情況下兩種穩(wěn)定土50%保證率時疲勞壽命約為95%保證率疲勞壽命的5～8 倍. 95%保證率下，在應(yīng)力強(qiáng)度比分別為0.5、0.6和0.7時，RCI穩(wěn)定土的疲勞壽命分別為水泥穩(wěn)定土的1.24、1.90、0.91倍；在50%保證率下，對應(yīng)的倍數(shù)分別為1.13、1.14、1.02倍，表明在0.5和0.6應(yīng)力強(qiáng)度比下，RCI穩(wěn)定土的疲勞壽命優(yōu)于水泥穩(wěn)定土，在0.7應(yīng)力強(qiáng)度比下兩者疲勞壽命基本相當(dāng)且顯著降低.

圖7 不同保證率下穩(wěn)定土疲勞壽命Fig.7 Fatigue life of stabilized soil under different guarantee rates

2.3 土凝巖強(qiáng)度形成機(jī)理

2.3.1 XRD分析

不同膠凝材料穩(wěn)定土X 射線衍射分析結(jié)果如圖8 所示. 對比圖8 中圖譜可知，與水泥穩(wěn)定土的X 射線衍射圖相比，RCI 穩(wěn)定土的衍射圖譜增加了物質(zhì)A 的波峰，同時物質(zhì)B 和物質(zhì)C 的波峰強(qiáng)度明顯高于水泥穩(wěn)定土.

圖8 穩(wěn)定土X射線衍射分析圖Fig.8 X-ray diffraction analysis of stabilized soil

分析可知物質(zhì)A為鈣礬石（即水化硫鋁酸鈣，2θ=9.06°）. RCI穩(wěn)定粉砂土中出現(xiàn)鈣礬石是由于RCI原材料中磷石膏包含硫酸根離子，鋁土礦尾礦包含大量Al3+離子，這些離子與Ca2+離子反應(yīng)生成鈣礬石. 同時粉煤灰中的Al2O3與Ca（OH）2以及液相中固有的鈣離子反應(yīng)生成水化鋁酸鈣，水化鋁酸鈣與硫酸根離子亦可進(jìn)一步反應(yīng)生成鈣礬石. 該反應(yīng)主要過程如下：

鈣礬石作為一種鈣鋁硫酸鹽礦物，能夠有效提高固化粉砂土的抗壓強(qiáng)度. 同時，鈣礬石具有一定的膨脹性，能夠填補(bǔ)固化粉砂土內(nèi)的細(xì)微空隙，提高穩(wěn)定土密實度，利于后期強(qiáng)度增長. 物質(zhì)B為SiO2（2θ=20.76°，26.54°），其波峰最強(qiáng)，主要是由于SiO2是粉砂土主要成分. RCI穩(wěn)定土峰強(qiáng)高于水泥穩(wěn)定土是由于RCI含有粉煤灰等成分，這些成分中亦含有較多SiO2. 物質(zhì)C為水化硅酸鈣（2θ=29.22°，50.53°），其化學(xué)式為Ca5Si6O16（OH）·4H2O，是硅酸三鈣、硅酸二鈣水化反應(yīng)的主要產(chǎn)物，對穩(wěn)定土強(qiáng)度具有重要作用. 水泥、鋼渣、礦渣粉、燒結(jié)法赤泥、粉煤灰等水化反應(yīng)均會生成水化硅酸鈣.

RCI穩(wěn)定土強(qiáng)度高于水泥穩(wěn)定土是由于RCI水化產(chǎn)物中增加了鈣礬石，且水化硅酸鈣含量顯著高于水泥水化產(chǎn)物，鈣礬石和水化硅酸鈣共同作用提高穩(wěn)定土強(qiáng)度，較高的水化產(chǎn)物含量利于RCI穩(wěn)定土后期強(qiáng)度增長.

2.3.2 SEM分析

兩種穩(wěn)定土試樣放大2000倍下的SEM圖如圖9所示. 由圖9分析可知，RCI 穩(wěn)定土微觀形貌更加密實均勻，僅存在少量細(xì)微裂縫，顆粒均勻且較大，整體性較好. 水泥穩(wěn)定土微觀形貌相對松散，含有較多空隙，顆粒較小且不均勻. 兩種穩(wěn)定土微觀形貌的差異表現(xiàn)在宏觀上為RCI穩(wěn)定土的強(qiáng)度優(yōu)于水泥穩(wěn)定土.

圖9 穩(wěn)定土SEM圖Fig.9 SEM of stabilized soil

3 結(jié)論

1）相同摻量下，RCI穩(wěn)定土CBR約為水泥穩(wěn)定土的1.1～1.2倍；兩種穩(wěn)定土初期抗壓強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度相當(dāng)，隨著養(yǎng)護(hù)時間增加，RCI穩(wěn)定土的強(qiáng)度顯著高于水泥穩(wěn)定土；至90 d齡期時，RCI穩(wěn)定土的強(qiáng)度約為水泥穩(wěn)定土的1.3倍以上.

2）相同摻量下，RCI穩(wěn)定土干縮和溫縮性能優(yōu)于水泥穩(wěn)定土；經(jīng)過相同凍融循環(huán)次數(shù)后，RCI穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度殘留比高于水泥穩(wěn)定土；在0.5 和0.6 應(yīng)力強(qiáng)度比下，RCI 穩(wěn)定土的疲勞壽命優(yōu)于水泥穩(wěn)定土，在0.7應(yīng)力強(qiáng)度比下兩者疲勞壽命基本相當(dāng)且顯著降低.

3）RCI穩(wěn)定土強(qiáng)度高于水泥穩(wěn)定土是由于RCI水化產(chǎn)物中增加了鈣礬石，且水化硅酸鈣含量顯著高于水泥水化產(chǎn)物，鈣礬石和水化硅酸鈣共同作用提高穩(wěn)定土強(qiáng)度. RCI穩(wěn)定土微觀形貌更加密實均勻，整體性較好；水泥穩(wěn)定土微觀形貌相對松散，含有較多微空隙.