基于固废的粉土固化材料干缩性能试验研究

为了验证基于固体废物的固化材料对粉土干缩性能的提升作用，采用3种掺量(2%、4%和6%)的固化材料、6%水泥固化土和素土，进行干缩试验对比分析收缩特性。结果表明：掺加基于固体废物的固化材料能明显提高粉土的前期保水能力，失水过程主要发生在试验的前7天，同时能大幅降低粉土的干缩应变和干缩系数，且随着掺量的增加，效果越明显。基于固体废物的固化材料能提高粉土的抗裂性能，为路基路床填料提供了一种新的参考措施，也为固体废物的循环利用提供了一种新的思路。

粉土作为一种不良土体，在公路建设工程中一直无法直接应用，通常需要经过水泥等材料改良处理才能达到性能要求。但是水泥的水化反应消耗大量水分，导致水泥土体容易发生干缩应变和温缩应变， 影响道路的整体强度和稳定性[1] [2] [3]。

在工业生产中会产生大量工业废弃物，如赤泥、尾矿、钢渣等，这些工业废弃物的堆放严重影响了生态环境，从减量化、资源化和再利用入手，寻找解决大宗工业固体废物不当处置与堆存所带来的环境污染和安全隐患，符合国家环境保护政策和低碳经济的基本原则，对促进环境保护和经济社会可持续发展具有重大意义。同时，赤泥、尾矿、钢渣等大宗工业固体废物的物理力学性质、颗粒组成、化学成分等能够具有道路材料的适用性要求， 并且已经有大量学者[4] [5] [6] [7] [8]将其应用到道路工程中。

因此， 利用上述材料开发道路新型建筑材料，将其大规模应用于公路工程建设中，不仅可以使资源循环利用， 而且废渣处理工艺简单、成本低，是目前实现减量化、资源化的有效途径之一。

赤泥的吸附治污功能是近年来的研究热点，赤泥具有多孔结构和较大的比表面积，所以其吸附作用较强，可以用来清洁气体、处理污水，或者利用赤泥中的铁或重金属元素所具有的催化作用，对废气废液进行综合处理[9] [10] [11] [12] [13]。

李允[14]等对赤泥的化学和矿物成分进行了分析，表明化学组成主要包含为SiO2 和CaO，同时含有少量的Al2O3 和Fe2O3，矿物成分主要为钙霞石、水钙铝榴石、硬水铝石等，物理性质类似于粉质黏土；曹瑛等[15]并利用磷石膏(掺加量为10%~15%)作为活性成分，进行固化赤泥的研究，研究发现赤泥呈碱性，对粉煤灰有良好的激活能力，增强其活性；齐建召[16]对山东铝业赤泥基层材料的试验研究表明，按赤泥：粉煤灰：水泥 = 80:10:10 配比混合而成的赤泥道路基层材料，具有更高的强度、更大的回弹值， 可满足高等级公路的要求；王辉[17]等通过提高硅粉掺量的方式降低水泥的用量， 降低赤泥中氟等染物的浸出，同时降低pH 值；孙兆云等[18]制备烧结法赤泥–沥青粉固化剂，验证了其具有良好的固化性能。

赤泥的物理力学性质、颗粒组成、化学成分等能够满足道路材料的适用性要求，故研制一种基于固体废物的固化材料， 通过室内干缩试验测得的干缩系数进行评价， 研究其对粉土的抗裂性能的改良作用。

2. 试验材料 2.1. 粉土 本文所使用山东某地黄泛区粉土，根据JTG E40-2007《公路土工试验规程》进行击实试验及液塑限