碱渣用于工程填料的可行性探索论文_卢良,黄凯

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【摘 要】本次课题研究主要针对碱渣用于工程填土的物理性能进行试验，包括各种材料的自身性能，不同掺合比例混合料的击实试验、CBR试验、无侧限抗压强度试验。主要考虑应用方向为路基填料和路基底基层填料。

【关键词】碱渣；CBR；抗压强度；水稳定性；路基填料

前言：碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣，作为一种工业废物，碱渣产量巨大在地表堆积，对环境污染严重。碱渣的主要化学成份为难溶的盐类，包括CaCO3、CaSO4及铝、铁、硅的氧化物，它们都可作为土骨架的组成部分，而CaCO3可在土颗粒间产生胶结作用。其它成份如CaCl2，NaCl等易溶于水，经过长期淋洗逐渐减少。因此由化学分析结果来看，碱渣可以变废为宝，综合利用，具有良好的社会效益和经济效益，前景广阔。

本课题根据碱渣土的各项物理力学性能来对碱渣是否可以用来作为路基基层和底基层的填料进行探索。

一、原材

1、碱渣天然含水率试验

本课题所用碱渣位于天津港新港七号路，是由天津碱厂排放的工业废渣，取样位置位于原状碱渣为地面以下40cm左右，经多次测定测得含水率在150%-170%左右。碱渣的天然含水率大于其液限，孔隙率较大，所以碱渣的密度较小，压缩性高。

在试样烘干过程中发现，碱渣在高含水率和干燥状态下均难将大块碱渣破碎，当含水率在90%左右时最容易使碱渣粒径达到小于31.5mm的范围，以满足规范对路基填料最大粒径的要求。

2、水泥物理性能试验

试验过程中采用唐山金桥P.S.A32.5水泥，28天胶砂强度为40.3Mpa，所检指标均能达到标准规范要求。同时，初凝时间也满足规范要求的不宜小于3h。

3、石灰有效钙镁含量试验

试验中所使用的石灰经检测有效钙镁含量为82%，未消化残渣为3%，达到Ⅱ级钙质生石灰标准，满足路面使用石灰的质量要求。

4、碱渣的液塑限试验

试验用土为粉质粘土；经试验检测碱渣的塑性指数在50左右，按照一般土的分类方法，以塑性指数划分，碱渣应该属于粘土范畴，适合用水泥和石灰综合稳定。

5、碱渣与土的筛分析试验

碱渣：土=50:50，不均匀系数为35.7；碱渣：土=60:40，不均匀系数为33.6；碱渣：土=70:30，不均匀系数为24.1；碱渣：土=80:20，不均匀系数为22.5；

《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034-2000）中规定水泥稳定土的不均匀系数宜大于10，从碱渣与土不同比例的筛分结果可以看出，上述四种比例均能较好满足碾压要求。

二、碱渣土CBR试验

四种不同比例的碱渣土的击实和CBR试验结果

从的试验结果结果可以看出，四种比例的碱渣土的CBR值均能满足路基填料的要求（高速公路、一级公路填料最小要求强度CBR 8%）。随着碱渣含量的增加，CBR值降低。

与一般工程土比较，碱渣土的干密度较小，如果用来作为工程填土，在原有地基上产生的附加应力较小，从而由于回填土而引起的地基附加变形也要小得多。

三、碱渣土无侧限抗压强度试验

依据《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034-2000），在石灰稳定类材料配合比设计中要求7天龄期的无侧限抗压强度代表值应满足：高速公路和一级公路底基层≥0.8 MPa；二级和二级以下公路基层≥0.8 MPa的要求。

不同比例的稳定土击实和7天无侧限抗压强度结果

由表中的配合比1可以看出，水泥石灰碱渣土随浸水时间的增加，强度也逐渐增加，在前7天增长较快，后面增长幅度较小。配合比2的试验过程可以看出，虽然7天无侧限抗压强度仅为0.66MPa,但已经可以满足水稳定性的要求，强度增长情况与配合比1有些差异，前14天的浸水强度与1天的浸水强度相比增长不明显，但28天的浸水强度还是有明显增长。配合比3试验过程中发现，当碱渣土的强度较低时，浸水1天发生坍塌现象，虽然该配比CBR值符合路基填料的标准要求，但该配比的水稳定性不好。

石灰碱渣土的7天无侧限强度情况

从表中可以看出仅用石灰去增强碱渣土的效果不是特别理想，当碱渣土的PH值小于12时，SiO2、AL2O3、Fe2O3与Ca（OH）2的反应程度很小，所以掺加少量的石灰对碱渣土的增强效果不是很明显。

五、结论

根据以上几种试验可以初步得出结论：

1、有水泥石灰进行稳定的碱渣土浸水28天后强度依然不断增加，且变形较小，说明该配比的水稳性良好。

2、无侧限试件浸水后体积变化小，吸水率变化不大，基本上和浸水1d的吸水率相等，大约在1%-2%之间。

3、碱渣土要想获得更好的性能需用石灰和水泥进行综合稳定。

4、用水泥石灰稳定碱渣土是可以满足规范中对路基回填土的各项指标要求的，但是还需要大量的试验来对其经济性进行验证，找到最合理的掺量配比，以便取得良好的社会效益和经济效益。

六、结束语

碱渣的再利用不但可以解决工业废料的堆积和环境污染问题，同时对废物利用也可以节约成本，为公司创造良好的经济效益。本试验只验证了水泥石灰稳定碱渣土的可行性，但是不同的土质会有不同的配比，获得最优配比以及对工程实际应用的检测还需要长时间的综合研究。

参考文献

[1]《公路土工试验规程》(JTG E40—2007)

[2]张明义,韩凤芹,孙德庆,等.碱渣土的击实试验[J].青岛建筑工程学学报,2003

论文作者:卢良,黄凯

论文发表刊物:《低碳地产》2015年第1期

论文发表时间:2016/8/17

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