為了評(píng)價(jià)干法脫硫灰作為路基材料的可行性，本研究通過(guò)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)干法脫硫灰的最佳含水率、最大干燥密度和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，建設(shè)脫硫灰不規(guī)范工程道路。結(jié)果表明，脫硫灰28d、180d的無(wú)側(cè)抗壓強(qiáng)度分別為4.3MPa、11.3MPa，道路路面彎曲沉值為59mm，可滿足四級(jí)道路面彎曲沉值的設(shè)計(jì)要求。

干法脫硫灰的成分和性質(zhì)因煤種、脫硫劑和狀況等的影響而異。根據(jù)脫硫灰的特性，目前國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)了水泥、蒸汽磚、加氣混凝土砌塊、砂漿等多種干式脫硫灰產(chǎn)品。

二灰土是石灰、粉煤灰和土，加水混合，養(yǎng)生后形成的具有一定抗壓強(qiáng)度的道路建設(shè)材料，廣泛應(yīng)用于道路基礎(chǔ)工程。脫硫灰是半水亞硫酸鈣、消石灰、碳酸鈣等鈣基化合物和粉煤灰的混合物，含有二灰土的主要組成部分。脫硫灰中的消石灰和粉煤灰加水后，類水泥的凝膠性反應(yīng)產(chǎn)生水化硅酸鈣，產(chǎn)生強(qiáng)度，具有路基材料應(yīng)用的理論可行性。

本文利用火力發(fā)電廠脫硫灰的理化特性，提出新的綜合利用方式，將干法脫硫灰用于道路等地基弱土的交換，提高路基、地基的承載力。

1原材料和試驗(yàn)方法

1.1原材料

脫硫灰:熱發(fā)電廠煤粉爐煙氣干燥脫硫技術(shù)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。脫硫灰的要素構(gòu)成通過(guò)x射線熒光譜分析(XRF)得到，其要素構(gòu)成以氧化物表示為表1。

表1脫硫灰的主要元素組成/%

脫硫灰的礦物組成通過(guò)XRD分析、熱重分析(TGA)、X射線熒光譜分析(XRF)和有效鈣分析等方法聯(lián)合測(cè)定，結(jié)果如表2所示。

表2脫硫灰的礦物成分組成/%

由表2脫硫灰的礦物成分分析結(jié)果可知，干法脫硫灰是CaSO3˙1/2H2O、Ca(OH)2等鈣基化合物及粉煤灰的混合物。粉煤灰本身不具有膠凝性，但與脫硫灰中的Ca(OH)2作用，會(huì)發(fā)生類水泥的膠凝性反應(yīng)生成水化硅酸鈣，從而產(chǎn)生強(qiáng)度。

1.2試驗(yàn)方法

最大干密度、最佳含水率、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測(cè)量主要基于GB/T50123-1999《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》。

2結(jié)果與分析

2.1最大干密度和最佳含水率

采用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)定脫硫灰最佳含水率和最大干密度。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，脫硫灰的最佳含水率wopt=29.87%，最大干密度÷1.309g/cm3

圖1脫硫灰的含水率與干密度的關(guān)系

2.2無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

根據(jù)脫硫灰的最佳加水量，成型打?qū)崢悠罚瑴y(cè)各養(yǎng)護(hù)年齡的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。測(cè)量結(jié)果如圖2所示，脫硫灰擊實(shí)試塊隨養(yǎng)護(hù)年齡增長(zhǎng)，強(qiáng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。養(yǎng)護(hù)120d后，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)7.51MPa。

圖2脫硫灰各年齡段無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

3脫硫灰道路示范工程

根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，脫硫灰具有良好的凝膠特性，具有優(yōu)質(zhì)路基材料的特性，具有加固道路等路基、地基的承載能力潛能，為了驗(yàn)證其實(shí)際應(yīng)用效果，建設(shè)了干法脫硫灰瀝青混凝土四級(jí)道路示范工程。

3.1示范工程道路簡(jiǎn)介

該試驗(yàn)段路位于新疆石河子市，長(zhǎng)550m，建設(shè)時(shí)間為2021年10月。原路土基為弱土層，不能滿足道路承載力要求，設(shè)計(jì)試驗(yàn)段采用脫硫灰作為基礎(chǔ)層和填充層材料，其路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

圖3脫硫灰道路結(jié)構(gòu)示意圖

3.2脫硫灰道路施工流程

脫硫灰用于道路交換填充層、基礎(chǔ)層，使用施工機(jī)具和方法與傳統(tǒng)二灰土、戈壁土基本相同，主要包括推土機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)等。

道路施工工藝流程為路基脫硫灰交換填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填充填其中脫硫灰作為道路交換層或基礎(chǔ)材料的主要試驗(yàn)和施工流程如圖4所示。

圖4脫硫灰結(jié)構(gòu)層主要施工流程

3.3路面彎曲沉值檢測(cè)

脫硫灰瀝青路面彎曲沉值檢測(cè)采用貝克曼梁法，檢測(cè)結(jié)果如表3所示，彎曲沉值檢測(cè)平均值為59mm，滿足四級(jí)道路路路面設(shè)計(jì)要求

表3脫硫灰瀝青混凝土路面彎頭沉降檢測(cè)結(jié)果/mm

3.4結(jié)構(gòu)強(qiáng)度跟蹤檢測(cè)

為了了了解脫硫灰結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度的發(fā)展情況，對(duì)試驗(yàn)段的脫硫灰結(jié)構(gòu)層進(jìn)行鉆頭取樣檢測(cè)強(qiáng)度。道路通行28d、半年、一年后分別進(jìn)行鉆芯抽樣檢測(cè)強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果如表4所示，28d強(qiáng)度為4.3MPa左右，180d后強(qiáng)度為11.6MPa左右，360d后強(qiáng)度為16.0MPa左右，脫硫灰道路結(jié)構(gòu)層隨養(yǎng)護(hù)周期的增加，強(qiáng)度持續(xù)顯著增加，可提高整體道路的承載力。

表4試驗(yàn)道路脫硫灰結(jié)構(gòu)層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果/Mpa

3.5路面使用性能監(jiān)測(cè)

該試驗(yàn)道路開(kāi)通1年半，經(jīng)過(guò)2個(gè)冬天、1個(gè)夏天的交通運(yùn)輸負(fù)荷，路面使用性能良好，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)試驗(yàn)