粉煤灰和石灰对膨胀粘土土工特性的稳定作用实验评估——用于道路基层应用

《Scientific Reports》：Experimental evaluation of fly ash and lime stabilization on the geotechnical characteristics of expansive clay for road subbase applications

　　

摘要

膨胀性粘土土壤由于其高塑性、膨胀潜力和低承载能力，在道路建设中带来了重大挑战。本研究探讨了粉煤灰、石灰和废旧轮胎颗粒作为可持续稳定剂的联合使用方法，填补了现有研究中的空白。通过实验室测试评估了处理前和处理后土壤的岩土工程性质。结果表明，根据AASHTO标准，原始土壤被归类为A-6类型，其中细粒物质占比达86.8%，表明其不适合作为路基材料使用。添加5%（按干土重量计）的石灰和粉煤灰后，土壤的塑性指数从14.37%降低到2.01%，膨胀潜力减少了86%；同时，最大干密度提高到1.85 kg/m3，最佳含水量为8.62%。CBR值从未处理土壤的2%显著提升至16%，表明承载能力提高了约167%至700%。然而，当添加剂含量增加到10%时，土壤性能反而下降，这可能是由于粘合剂过量导致的过度稳定效应。添加2%至6%（按重量计）的废旧轮胎颗粒后，最佳含水量增加，干密度降低，这表明这些颗粒影响了土壤的压实行为，同时也增强了稳定土体的延展性和能量吸收能力。总体而言，本研究证明5%的石灰和粉煤灰混合物在适量添加废旧轮胎颗粒的情况下，能够显著改善路基性能。此外，工业副产品和废旧轮胎材料的整合为可持续建筑提供了强大潜力，实现了废弃物的资源化利用，减少了环境影响，并符合循环经济原则。这项研究不仅支持了可持续建筑实践，还填补了组合稳定方法方面的关键研究空白。