[发明专利]一种碱渣改良石灰稳定土强度配比设计方法

说明书

本发明公开了一种碱渣改良石灰稳定土强度配比设计方法，该方法包括以下步骤：(1)对试验材料碱渣、石灰和素土进行取样和自然含水率测试；(2)选取试验路段中合格的石灰土配比方案作为参照组配比，确定各个试验组的配比方案；(3)对每个试验组进行最佳含水率确定；(4)制作碱渣石灰土无侧限抗压强度的试件；(5)计算碱渣石灰稳定土试件7天的无侧限抗压强度，对数据进行拟合处理，根据拟合结果预计碱渣石灰土最佳碱渣掺量。本发明在原有石灰稳定土的基础上添加适量碱渣，利用碱渣提高石灰稳定土体的固结与板体特性，提高石灰稳定土强度，使得碱渣石灰稳定土具备更好的工程承载能力，并实现了碱渣废料的再生利用。

技术领域

本发明涉及道路工程路面基层材料，尤其涉及一种碱渣改良石灰稳定土强度配比设计方法。

背景技术

纯碱是重要的工业原料，其与建筑材料、钢铁、冶金、纺织等行业密不可分。据统计，碱厂氨碱法每生产1t纯碱就要产生0.6吨工业废碱渣，废碱渣常规处理方式为地面堆积，堆积的碱渣山占据了大量土地资源并污染了周边的土壤和环境。目前成熟的碱渣工程化应用方法较少，利用率较低，如何对碱渣进行综合环保利用已成为一个技术难题。

另一方面，随着道路工程的不断发展，道路工程对筑路材料需求量很大，道路建筑材料供应十分紧张。在道路工程中如能消耗“碱渣山”堆积废料，不仅能改善环境污染，而且能够缓解日趋紧张的道路材料的供应。试验测试结果表明，碱渣本身强度低，难以单独直接作为工程填垫材料使用，但研究显示添加少量碱渣作为改良剂却能提高材料工程性能。

碱渣若直接作为道路填垫材料，因其含水率高、亲水性强、水稳定性差、孔隙比大的特点，单独作为工程填料工程效果不太理想，且作为填料应用工程价值较低。目前，仅在道路路基材料中作为添料与土混合使用有一些案例，目前未见作为改良剂改良石灰土使用过。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术中的不足之处，本发明提出一种碱渣改良石灰稳定土强度配比设计方法，以提高石灰稳定土的强度。

技术方案：本发明碱渣改良石灰稳定土强度配比设计方法包括以下步骤：

(1)对试验材料进行取样及其自然含水率测试。石灰按等级要求准备脱水干燥石灰，从碱渣厂与路基取土坑不同地点选择碱渣与素土样品材料，将碱渣与素土材料运至试验室后进行至于通风处存放，将碱渣与素土进行自然晾干，然后用陶瓷研磨器将碱渣与素土研磨破碎，用标准筛进行筛分，去除大于10mm的颗粒，最后通过烘干试验分别测定碱渣与素土的自然含水率。

(2)选取某段道路为试验段，根据试验道路现有石灰土配比作为参照组配比。假设参照组石灰稳定土质量配比为石灰：土＝x:100。采用碱渣置换参照组中的石灰成份，设计4到6组不同配比碱渣石灰土试验，以5组为例，组号依次为A1、A2、A3、A4和A5。每组试样设计土的质量配比不变，每组的碱渣依次为0％、x/4％、x/2％、3x/4％以及x％，相应的每组石灰的含量则为x％、3x/4％、x/2％、x/4％以及0％，其中A1为参照组编号，材料配比为石灰：碱渣：土＝X:0:100。

(3)对每个试验组进行最佳含水率确定。已知试验段参照组的最佳含水率为y％，针对A1、A2、A3、A4、A5组每一个试验组设计5个目标含水率，分别为(y-2)％、(y-1)％、y％、(y+1)％以及(y+2)％(取整数)，根据目标含水率要求，参照按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》以及土的类别进行轻型或重型击实试验，根据每组的干密度，计算并拟合得到A1～A5组试样的最大干密度及其最佳含水率。

(4)基于A1～A5组最佳含水率及其最大干密度，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)相应规范，制作碱渣石灰土无侧限抗压强度的试件，具体操作如下：

a、按A1～A5组设计碱渣、石灰、土的配比，结合碱渣与素土的自然含水率及其最佳含水率，分别计算出每组试样碱渣、石灰、土三种材料的质量。