《提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑-標(biāo)準(zhǔn)編制說明》

1工作簡況

1.1任務(wù)來源及主要參加單位

根據(jù)中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（以下簡稱：CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會）

[2021]085號《提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑》的立項(xiàng)公告，由攀鋼集團(tuán)

攀枝花鋼鐵研究院有限公司牽頭制訂工作，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目歸口管理委員會為CSTM標(biāo)

準(zhǔn)委員會釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會（以下簡稱：CSTM/FC20領(lǐng)域委員會），標(biāo)

準(zhǔn)計(jì)劃編號為CSTMLX200000659-2021。

1.2主要工作過程

該標(biāo)準(zhǔn)由攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司、同濟(jì)大學(xué)負(fù)責(zé)，攀西釩鈦檢

驗(yàn)檢測院、攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司、成都先進(jìn)金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份

有限公司參加制定，整個標(biāo)準(zhǔn)制定工作的簡要過程如下：

起草(草案、調(diào)研)階段：2019年01月~2020年04月，標(biāo)準(zhǔn)起草負(fù)責(zé)單位攀鋼

集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司和同濟(jì)大學(xué)，系統(tǒng)進(jìn)行了提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層

用土體固化劑的試驗(yàn)研究，重點(diǎn)進(jìn)行了提鈦尾渣的性能研究、配合比優(yōu)化研究、

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究等試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)起草參與單位攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司開展了提鈦

尾渣基土體固化劑在公路水穩(wěn)層上的工程應(yīng)用，考察了工程應(yīng)用過程中的產(chǎn)品性

能。標(biāo)準(zhǔn)起草參與單位攀西釩鈦檢驗(yàn)檢測院開展了提鈦尾渣基土體固化劑在公路

水穩(wěn)層上的工程應(yīng)用過程中的部分指標(biāo)檢測。

2020年05月~08月，標(biāo)準(zhǔn)起草負(fù)責(zé)單位攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司

和同濟(jì)大學(xué)，調(diào)研了土體固化劑產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等，調(diào)研了公路

水穩(wěn)層用土體固化劑相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以及指標(biāo)檢測方法。

2020年9月攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司著手標(biāo)準(zhǔn)制訂的建議與立項(xiàng)

申請工作,明確了相關(guān)責(zé)任人和參加單位、參加人員，并重點(diǎn)進(jìn)行了制訂任務(wù)實(shí)

施計(jì)劃、項(xiàng)目進(jìn)度安排和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)總結(jié)以及工程應(yīng)用試驗(yàn)總結(jié)等工作。

2021年05月接到標(biāo)準(zhǔn)制定的立項(xiàng)通知，立即全面啟動和落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)制訂實(shí)施計(jì)

劃。攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司和同濟(jì)大學(xué)牽頭負(fù)責(zé)主要起草工作，經(jīng)

過標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位和參與單位各方面技術(shù)人員對國內(nèi)外相關(guān)方面技術(shù)材料搜

集、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)總結(jié)和工程應(yīng)用總結(jié)、標(biāo)準(zhǔn)編制工作組全體人員多次會議討論分

1

析，反復(fù)修改等程序，形成《提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑》標(biāo)準(zhǔn)草案初

稿，并提交標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及其編制說明等相關(guān)附件，報(bào)標(biāo)委會秘書處。

征求意見階段:2021年10月，將標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明發(fā)送到CSTM標(biāo)

準(zhǔn)委員會釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會審核發(fā)布后面向社會廣泛征求意見。

審查階段:2021年10月-XX月，通過對這些反饋意見進(jìn)行分類、歸納、整理

和逐條討論分析，確認(rèn)采納或不采納的處理意見及處理依據(jù)，工作組采納XX條，

不采納XX條，并進(jìn)而對標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿進(jìn)行了補(bǔ)充、修改。

2021年XX月完成標(biāo)準(zhǔn)送審稿，提交CSTM/FC20釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會秘

書處。CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會于XXXX年XX月XX日一XX

日在XX省XX市召開《提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑》標(biāo)準(zhǔn)審查會，到會

XX分委員會委員XX名和專家XX名，對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了審查，獲得一致通過，并

認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)水平達(dá)到XX水平。

報(bào)批階段:工作組按照會議審查意見對標(biāo)準(zhǔn)送審稿作了進(jìn)一步的修改、整理

和完善，在2021年XX月形成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿、編制說明及其他相關(guān)文件，報(bào)釩鈦綜

合利用領(lǐng)域委員會秘書處審查及CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會審批。

2標(biāo)準(zhǔn)制訂依據(jù)、原則及國內(nèi)外概況

2.1制訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：

標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》、GB/T20001.10-2014《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第10部分：產(chǎn)

品標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑》

的制訂編寫，并且聽取了國內(nèi)有關(guān)產(chǎn)品的科研院所、生產(chǎn)企業(yè)、管理部門和檢測

機(jī)構(gòu)等專家的意見。

2.2制訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

參考國內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮了產(chǎn)品的生產(chǎn)、應(yīng)用、性能指標(biāo)以及相關(guān)指

標(biāo)的檢測方法，本著最大化實(shí)現(xiàn)固廢的資源化利用原則，同時充分考慮了滿足國

家法律法規(guī)、安全衛(wèi)生以及環(huán)保法規(guī)的要求。

3國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)概況

土體固化劑是一種由多種無機(jī)或有機(jī)材料合成的用以固化各類土壤的新型節(jié)

能環(huán)保工程材料。對于需加固的土壤，根據(jù)土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，只需摻入一

2

定量的固化劑，經(jīng)拌勻、壓實(shí)處理，即可達(dá)到需要的性能指標(biāo)。具有技術(shù)指標(biāo)優(yōu)

良、工程造價(jià)低、施工方便、縮短工期，具有獨(dú)特的土壤固化效果和廣泛的實(shí)用

性，在工程建設(shè)當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。

土體固化劑主要應(yīng)用于公路工程、鐵路工程、橋梁工程、礦山回填、護(hù)坡處

理以及市政工程等工程建設(shè)領(lǐng)域的地基土壤加固和基坑圍護(hù)工程土壤加固處理

等方面，應(yīng)用半徑可達(dá)300公里以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2016年土體固化劑用量達(dá)

1億噸，應(yīng)用到各種建筑工程中，在四川、黑龍江、河南、上海、浙江、江蘇、

天津等地得到廣泛應(yīng)用，效果顯著。

國外已有數(shù)十年使用土體固化劑的歷史，涉及建筑基礎(chǔ)、公路建設(shè)、井下作

業(yè)、垃圾填埋、防塵固沙等多種領(lǐng)域，處理對象涵蓋砂土、農(nóng)業(yè)淤泥、工業(yè)淤泥、

礦井填充、生活垃圾等多種土壤加固處理。

由于比傳統(tǒng)的水泥、石灰等土壤膠結(jié)材料具有更好的性能和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，

利用各種固體廢棄物來研發(fā)土體固化劑正逐漸成為新熱點(diǎn)，同時也是可以規(guī)?；?/p>

使用工業(yè)固廢的有效途徑之一。

關(guān)于土體固化劑的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要包括：土壤固化劑（CJ/T3073-1998），GS

土體硬化劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（DG/TJ08-2082-2017），土壤固化劑應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（CJJ/T286-2018），土壤固化劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（DBJ/T13-323-2019）。提鈦尾渣

為含鈦高爐渣提鈦后產(chǎn)生的尾渣，提鈦尾渣產(chǎn)生量大、粒度細(xì)、含較高氯離子，

直接堆存具有一定的環(huán)保隱患。同時，含鈦高爐渣經(jīng)過特有的提鈦工序，使提鈦

尾渣具有較好的潛在膠凝活性（活性指數(shù)可達(dá)S105級，S115級礦渣微粉標(biāo)準(zhǔn)），

在建材領(lǐng)域具有較好的利用潛力。提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑是實(shí)現(xiàn)尾

渣規(guī)模化利用的重要途徑之一，該技術(shù)已完成實(shí)驗(yàn)室研究，并開展了工程應(yīng)用，

其中公路水穩(wěn)層已實(shí)現(xiàn)提鈦尾渣工程用量＞2000噸。經(jīng)過試驗(yàn)研究以及工程應(yīng)

用研究，已形成提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的相關(guān)結(jié)果，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中未

見適用于以提鈦尾渣為主要原料的土體固化劑產(chǎn)品相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，為推動提鈦尾渣

的規(guī)?；Y源化利用，解決高爐渣提鈦產(chǎn)業(yè)化的環(huán)保瓶頸，有必要制定該產(chǎn)品的

標(biāo)準(zhǔn)。

同時，提鈦尾渣具備良好的膠凝活性，而攀西地區(qū)活性材料稀缺，提鈦尾渣

將是攀西地區(qū)活性材料的有力補(bǔ)充，該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用急需制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，該

3

標(biāo)準(zhǔn)的制定將填補(bǔ)攀西地區(qū)活性材料市場的極大空缺。

4標(biāo)準(zhǔn)制訂試驗(yàn)報(bào)告

完整試驗(yàn)報(bào)告見附錄A。

本標(biāo)準(zhǔn)采用提鈦尾渣-水泥體系，水泥摻量不超過20%，提鈦尾渣摻量大于

50%，同時可以外摻粉煤灰、脫硫石膏、脫硫灰、硫酸鈉廢渣等冶金企業(yè)自產(chǎn)固

廢，研發(fā)出幾種系列以提鈦尾渣為主要原料的公路水穩(wěn)層用土體固化劑。研究了

提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑優(yōu)化配合比對攀西地區(qū)土壤的固化效果以

及該系列優(yōu)化配合比對路面基層用碎石的固化效果。研究表明，該系列優(yōu)化配合

比能使得土壤具有較高的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，滿足相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求；該系列優(yōu)化

配合比也能很好的固化碎石，使得獲得的水穩(wěn)層處理具有較高的無側(cè)限抗壓強(qiáng)

度，滿足相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。研究結(jié)果為提鈦尾渣基土體固化劑用于公路水穩(wěn)層

及其用作公路基層處理奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。該技術(shù)已在攀枝花地區(qū)開展了工程應(yīng)用

試驗(yàn)，提鈦尾渣工程用量＞2000噸，應(yīng)用效果良好。

5意見匯總

標(biāo)準(zhǔn)起草小組于2021年3月將征求意見稿發(fā)往業(yè)內(nèi)同行單位，發(fā)送征求意見

稿的單位數(shù)為：XX家，其中有XX家單位在規(guī)定時間給出XX條明確的意見，其余XX

家未在規(guī)定時間給出回復(fù)。同時，征求意見稿另發(fā)送中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委

員會釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會全體委員。

從意見收集情況來看，本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容無重大分歧意見，這些意見主要

集中在文本格式方面，對本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案無異議，意見處理匯總表附后。

6與國內(nèi)其它法律、法規(guī)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)制定的目的是使新標(biāo)準(zhǔn)更符合現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，科學(xué)性更強(qiáng)。制定

本標(biāo)準(zhǔn)時依據(jù)并引用了國內(nèi)相關(guān)現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)，也不違背國內(nèi)其它團(tuán)體、行業(yè)

或國家標(biāo)準(zhǔn)、法律、法規(guī)及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

7標(biāo)準(zhǔn)屬性

本標(biāo)準(zhǔn)屬于中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

8貫徹要求及建議

本標(biāo)準(zhǔn)歸口單位為CSTM/FC20釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會，經(jīng)過有關(guān)審定

4

后，由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體委員會（CSTM標(biāo)委會）發(fā)布實(shí)施。貫徹本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),

除標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容之外,無其他要求和措施。

5

中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)征求意見匯總表

項(xiàng)目歸屬委員會名稱及代碼：釩鈦綜合利用領(lǐng)域委員會/FC20

標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目名稱：提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑

建議整理人聯(lián)系方式：

序號文檔中的位置原文內(nèi)容修改為建議提出單位（人）工作組意見

6

附錄A標(biāo)準(zhǔn)制訂試驗(yàn)報(bào)告

提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑技術(shù)研究

1試驗(yàn)材料

（1）水泥：海螺PO42.5普通硅酸鹽水泥；

（2）脫硫石膏：燒結(jié)煙氣石灰石-石膏法脫硫副產(chǎn)石膏；

（3）提鈦尾渣：攀鋼高爐渣提鈦產(chǎn)生的尾渣；

表1提鈦尾渣的化學(xué)成分

FNa2OMgOAl2O3SiO2SO3Cl

0.429%0.38%6.61%10.7%23.1%2.09%4.02%

K2OCaOTiO2Cr2O3MnOFe2O3Sum

0.48%29.3%6.24%0.026%0.53%1.27%85.28%

圖1提鈦尾渣XRD圖譜

（4）硫酸鈉廢渣：攀鋼副產(chǎn)硫酸鈉廢渣，成分以硫酸鈉為主；

（5）脫硫灰：燒結(jié)煙氣干法脫硫得到的脫硫灰，礦物組成以亞硫酸鈣為主；

（6）粉煤灰：II級粉煤灰，攀枝花地區(qū)某電廠產(chǎn)生；

7

（7）標(biāo)準(zhǔn)砂：符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

（8）土壤：公路水穩(wěn)層常用土壤。

表2土壤的化學(xué)組分

MaterialMgOAl2O3SiO2CaOFe2O3SO3ClTiO2

Soil2.4315.1866.264.655.570.210.020.96

圖2土壤的XRD圖譜

2試驗(yàn)方法

參照DG/TJ08-2082-2017《GS土體硬化劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中的流動度測試

方法對不同配合比的土體固化劑進(jìn)行流動度測試。

參照GB/T1346-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗(yàn)方法》

中的凝結(jié)時間測試方法對不同配合比的土體固化劑進(jìn)行凝結(jié)時間測試。

參照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》中的成型、養(yǎng)

護(hù)、測試方法對不同配合比的土體固化劑進(jìn)行膠砂強(qiáng)度測試（按照土體固化劑

450g：ISO標(biāo)準(zhǔn)砂1350g：水225g的比例配制膠砂）。

參照GB/T29756-2013《干混砂漿物理性能試驗(yàn)方法》制備成型干燥收縮性

能測試用試件，并測試其干燥收縮率。

將不同配比土體固化劑加入土壤，比例為干燥土壤的20%，按照J(rèn)TG

E51-2009《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》測試含水率和無側(cè)限抗壓

強(qiáng)度等。

8

3提鈦尾渣基土體固化劑的性能研究

選取了公路水穩(wěn)層常用土壤，破碎至5mm以下，測試得到其含水率18.2%。

土體固化劑中水泥與提鈦尾渣比例固定為20：80，脫硫灰（DSR）和脫硫石膏

（Gym）作為外摻激發(fā)劑分別按0、5%、10%的比例摻入（分別將DSR和Gym

作為激發(fā)劑外摻，其中不摻加的命名為CT，摻加5%和10%DSR的命名為CTD5、

CTD10，摻加5%和10%Gym的命名為CTG5、CTG10），水灰比固定為0.5（質(zhì)

量比）。

3.1流動度

提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的流動度如圖3所示?？梢钥闯?，提

鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的初始流動度均保持在較高的水平，且

60min流動度也較高，流動度經(jīng)時損失較小。但配合比不同，流動性也有所差

異，總體而言，隨著脫硫灰和脫硫石膏摻量增大，流動性略有降低；二者摻量

相同情況下，摻入脫硫石膏的土體固化劑的初始流動度和60min流動度均低于

摻入脫硫灰的土體固化劑，且其經(jīng)時流動度損失更大一些。分析表明，這些配

合比的土體固化劑均具有良好的流動性。

圖3提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的流動度

3.2凝結(jié)時間

不同配合比的提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的凝結(jié)時間如圖4所

示?？梢钥闯觯磽矫摿蚴嗷蛎摿蚧业耐馏w固化劑（CT）凝結(jié)時間非常長。

9

加入脫硫石膏和脫硫灰后，提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的凝結(jié)時間則

明顯縮短，且脫硫石膏或脫硫灰摻量越大，凝結(jié)時間也越短。相比較而言，摻

入脫硫石膏的提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的凝結(jié)時間較短。

圖4提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的凝結(jié)時間

3.3抗壓強(qiáng)度

不同配合比的提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的抗壓強(qiáng)度如圖5所

示。可以看出，未摻脫硫石膏和脫硫灰的土體固化劑（CT）強(qiáng)度最低。隨著養(yǎng)

護(hù)齡期從7d延長至28d，土體固化劑抗壓強(qiáng)度均有明顯增長。土體固化劑CT

從28.3MPa增長至36.7MPa，而摻加10%脫硫石膏的土體固化劑CTG10則從

32.0MPa增長至52.1MPa。相比較而言，無論養(yǎng)護(hù)齡期是7d還是28d，摻入脫

硫灰的土體固化劑的抗壓強(qiáng)度都要低于摻入脫硫石膏的土體固化劑。這表明，

相比于脫硫灰，脫硫石膏能使得提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的抗壓強(qiáng)

度更高。

10

圖5提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的抗壓強(qiáng)度

3.4固化土的含水率

利用土體固化劑固化處理后的固化土含水率大小決定了固化土再利用的周

期長短，一般情況而言，固化土含水率越低，再利用周期越短。因此，探討提

鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑對土壤含水率的影響具有必要性。提鈦尾渣

基公路水穩(wěn)層用土體固化劑對土壤處理后得到的固化土含水率如圖6所示?？?/p>

以看出，提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑配合比不同，固化土的含水率有

所不同，但總體而言變化不大，保持在16-18%之間；且隨著齡期延長，固化土

含水率也變化較小。這說明，提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑配合比變化

和養(yǎng)護(hù)齡期變化對固化土含水率的影響較小。

圖6提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化土壤后的固化土含水率

11

3.5固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

針對公路水穩(wěn)層用不同固化土，基于公路承載力要求不同，其無側(cè)限抗壓

強(qiáng)度一般要求大于0.5MPa。提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑對土壤處理后

得到的固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度如圖7所示。其中，參比組為未摻加任何土體固

化劑的空白土壤?？梢钥闯?，未摻加土體固化劑的參比組雖然由于壓力能夠成

型，但是水養(yǎng)時入水即散，幾乎沒有強(qiáng)度。因此，提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土

體固化劑的加入，能極大改善土壤的耐水性和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。此外，不同配

合比的土體固化劑對土壤無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響也不同。未摻加脫硫石膏或者

脫硫灰的土體固化劑無側(cè)限抗壓強(qiáng)度最低，加入脫硫石膏或脫硫灰之后，無側(cè)

限抗壓強(qiáng)度得到提升，且脫硫石膏或脫硫灰的摻量較大時，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度也

在增大。另外，相比較而言，摻入脫硫石膏的提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固

化劑固化處理后的固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度明顯優(yōu)于摻入脫硫灰的固化土，且隨

著齡期延長，趨勢越明顯。

圖7提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化土壤后的固化土

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

分析表明，本項(xiàng)目提出的提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑均具有良好

的性能，滿足使用要求。但綜合而言，就公路水穩(wěn)層使用而言，水泥-提鈦尾渣

-脫硫石膏體系更適用，能確保具有良好的流動性、合適的凝結(jié)時間、較高的強(qiáng)

12

度、較低含水率。

4提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑應(yīng)用技術(shù)研究

4.1優(yōu)化配合比選擇

在前面研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化用于公路水穩(wěn)層的提鈦尾渣基土體固化劑

配合比（如表3所示）。基于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范《公路工程路面基層穩(wěn)定用水泥》

（JT/T994-2015）的相關(guān)技術(shù)要求及相應(yīng)的試驗(yàn)方法，并根據(jù)《公路工程無機(jī)

結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE51-2009）測試了含水率和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等

相關(guān)性能。

水穩(wěn)層是水泥穩(wěn)定碎石層的簡稱，即采用水泥固結(jié)級配碎石，通過壓實(shí)，

養(yǎng)護(hù)完成。水泥穩(wěn)定碎石是以級配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足

夠的漿體填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度，強(qiáng)

度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時有足夠的膠凝材料和漿體來填充骨料的

空隙。本項(xiàng)目研究公路水穩(wěn)層用提鈦尾渣基土體固化劑，一是通過土體固化劑

替代水泥，來實(shí)現(xiàn)級配碎石層的固化固結(jié)，制備出水穩(wěn)層用材料；二是利用土

體固化劑固化土壤得到固化土（穩(wěn)定土），來替代水穩(wěn)層用材料，用于公路基層。

基于此，利用攀西地區(qū)的原狀土壤，篩除19mm以上的顆粒，然后不進(jìn)行

破碎處理、但烘干后，研究土體固化劑與土壤固化后的固化土性能，探討其在

公路基層應(yīng)用可能性。利用31.5mm以下的級配石子（19-31.5mm范圍質(zhì)量占

比25%、9.5-19mm范圍質(zhì)量占比17%、4.75-9.5mm范圍質(zhì)量占比38%、4.75mm

以下質(zhì)量占比20%；壓碎值為12%、含泥量0.8%），將土體固化劑與該級配石

子混摻，研究得到的水穩(wěn)層用材料的性能。從而來評價(jià)提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層

用土體固化劑的性能是否滿足用于公路路面基層固化處理的使用要求。土體固

化劑相對于干土壤和級配石子的摻量分別為15%和20%。

表3提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑優(yōu)化配合比

編號水泥提鈦尾渣粉煤灰脫硫石膏脫硫灰硫酸鈉廢渣

GS-1206701300

GS-2206701003

GS-320700505

13

GS-42060010100

GS-5157201003

GS-62047201003

GS-72042251003

測試得到提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的物理力學(xué)性能如表4和圖

8-圖10所示。由表4和圖8-圖10可知，配合比不同，土體固化劑的性能有所

區(qū)別，所有配合比的土體固化劑初凝時間在270min-425min之間，均大于3h；

而終凝時間在390min-540min之間，均不超過10h；所有配合比的土體固化劑

安定性均滿足不大于5mm的要求，7d和28d抗折壓強(qiáng)度也均較高，達(dá)到32.5

強(qiáng)度等級的要求，滿足使用要求。就凝結(jié)時間而言，僅摻脫硫石膏的GS-1，其

初凝時間和終凝時間相對較長，分別為425min和540min；7d強(qiáng)度發(fā)展略慢，

但28d強(qiáng)度仍較高。脫硫石膏和硫酸鈉廢渣同摻量情況下，利用部分粉煤灰替

代提鈦尾渣（GS-6和GS-7），凝結(jié)時間略有變化，7d強(qiáng)度有所提高，但28d強(qiáng)

度變化很小。硫酸鈉廢渣高摻量情況下（GS-3和GS-2），會使得土體固化劑的

凝結(jié)時間有所縮短，而7d和28d強(qiáng)度有所提高。分析表明，所給出的土體固化

劑性能均遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)要求，具有良好的物理力學(xué)性能。

表4提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的性能測試結(jié)果

編號初凝時終凝時安定性(雷氏7d抗折強(qiáng)7d抗壓強(qiáng)28d抗折28d抗壓

間/min間/min夾法)/mm度/MPa度/MPa強(qiáng)度/MPa強(qiáng)度/MPa

GS-14255403.24.919.97.235.2

GS-23304303.56.122.27.737.3

GS-32703903.26.324.18.238.6

GS-43555102.75.117.86.732.8

GS-53504752.55.617.37.033.3

GS-63103902.96.323.17.636.5

GS-73053902.96.322.87.536.1

14

圖8提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的凝結(jié)時間測試結(jié)果

圖9提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的抗折強(qiáng)度測試結(jié)果

圖10提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑的抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果

4.2優(yōu)化配合比對土壤固化效果研究

15

將上述配比土體固化劑加入土壤，比例分別為干燥土壤的15%和20%，按

照J(rèn)TGE51-2009《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》測試最佳含水率、

最大干密度、7d及28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，測試結(jié)果如表5和圖11-圖13所示。

表5提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化土壤后的固化土性能測試結(jié)果

最佳最大干無側(cè)限抗壓強(qiáng)最佳最大干無側(cè)限抗壓

摻量編號含水密度度/MPa摻量編號含水密度強(qiáng)度/MPa

率/%/(g/cm3)7d28d率/%/(g/cm3)7d28d

GS-115.21.651.82.7GS-115.51.672.13.2

GS-215.11.652.13.5GS-215.51.672.43.8

GS-315.21.652.53.8GS-315.51.672.84.5

15%GS-415.51.641.62.420%GS-415.71.661.82.9

GS-515.01.641.62.3GS-515.31.651.82.7

GS-614.81.631.72.7GS-615.11.652.13.0

GS-714.71.631.72.5GS-715.11.642.03.1

由表5和圖11-圖13可以看出，無論是15%或者20%摻量，在同摻量情況

下，不同土體固化劑固化處理后的固化土的最佳含水率和最大干密度均相差不

大。就15%摻量而言，最佳含水率在14.7%至15.5%之間波動，而最大干密度

在1.63g/cm3至1.65g/cm3之間波動。同摻量情況下，7d和28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

則有所不同，同齡期情況下，7d強(qiáng)度差值最高可達(dá)40%以上。但所有配合比的

固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均較高，15%摻量時的7d強(qiáng)度在1.6-2.5MPa之間，20%

摻量時的7d強(qiáng)度更是高至在1.8-2.8MPa之間；且齡期延長，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

明顯增大。這表明，這些優(yōu)化配合比的土體固化劑對土壤具有較好的固化效果，

能實(shí)現(xiàn)固化土具有較高的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《公路路面基層施工

技術(shù)規(guī)范》（JTJ034）關(guān)于基層用材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度相關(guān)要求。

16

圖11提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化土壤后的固化土最佳含水率

圖12提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化土壤后的固化土最大干密度

（a）15%摻量（b）20%摻量

圖13提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化土壤后固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

4.3優(yōu)化配合比對路面基層碎石固化效果研究

17

將上述配比土體固化劑加入級配碎石，比例分別為碎石質(zhì)量的15%和20%，

按照J(rèn)TGE51-2009《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》測試最佳含水率、

最大干密度、7d及28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，測試結(jié)果如表6和圖14-圖16所示。

表6提鈦尾渣基公路水穩(wěn)層用土體固化劑固化碎石后的穩(wěn)定土性能測試結(jié)果

最佳最大干無側(cè)限抗壓強(qiáng)最佳最大干無側(cè)限抗壓

摻量編號含水密度度/MPa摻量編號含水密度強(qiáng)度/MPa

率/%/(g/cm3)7d28d率/%/(g/cm3)7d28d

GS-15.42.316.5