引言
在路面基层和底基层施工中，以石灰-粉煤灰为胶凝材料的二灰土因经济性好、适应性强而被广泛的采用，但是石灰作为不可再生资源，其生产需要耗费大量能源，与当前的“双碳目标”严重不符。电石渣是一种工业废渣，是电石水解制取乙炔的副产物，其化学成分与石灰相似，栗培龙等对电石渣稳定土组成设计及影响因素研究。朱凯建等研究了将电石渣与粉煤灰两种工业固废作为稳定材料替代石灰改良土使用。我国每年电石渣的排放量超过了3000万吨，使用电石渣代替石灰，与粉煤灰一起拌制二灰土，既能减少石灰用量，减少碳排放，又为电石渣的资源化利用开辟了新的方向。
为了提高电石渣-粉煤灰稳定土的强度，解决其韧性差，易开裂等问题可以使用土工纤维对稳定土进行增强。李广信等通过试验证明纤维的加入能提高土的抗剪强度、抗拉强度、极限拉应变、断裂韧度、抗水力劈裂能力。栗培龙等分析了聚丙烯纤维含量对电石渣稳定土无侧限抗压强度、劈裂强度及水稳性的影响。
1 材料与方法
1.1材料
试验用土取自河北廊坊广阳区龙河南岸，为13.3，为1.06。试验前用土碾将土样碾碎，过2.36mm方孔筛，取筛下土。
试验用电石渣取自山东德州某化工厂，原料电石渣含水率较大，有异味，干燥脱水后用土碾碾碎，过0.075mm方孔筛，取筛下电石渣。电石渣主要成分包括CaO、SiO2和Al2O3，其中CaO含量为65.77%，烧失量为23.56%，电石渣中含有比较多的氧化钙，与生石灰成分类似，存在较大活性。试验用粉煤灰为市售二级粉煤灰，其中SiO2占53.97%，Al2O3占31.15%，CaO含量为4.01%，Fe2O3含量为4.16%。
1.2方法
本研究分为三个步骤：
（1）击实试验，将电石渣、粉煤灰和土样按干质量比为 8∶32∶60 进行配置[2]，按照《无机结合料稳定材料击实试验方法》（T0804-1994），通过击实试验获得电石渣-粉煤灰稳定土的最佳含水率和最大干密度；
（2）无侧限抗压强度试验（UCST），按照《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》（T0805-1994），测定土工纤维增强电石渣-粉煤灰稳定土的无侧限抗压强度；
（3）间接抗拉强度试验（ITST），按照《无机结合料稳定材料间接抗拉强度试验方法(劈裂试验)》（JTGE51-2009-T0806），测定土工纤维增强电石渣-粉煤灰稳定土间接抗拉强度。
2 试样制备
根据T0843-2009《无机结合料稳定材料试件制作方法(圆柱形)》（T0843-2009）制作试件。选取干燥过筛后的电石渣、粉煤灰和土样按干质量比为 8∶32∶60 进行配置备用；取适量混合料按比例加入纤维，手工充分搅拌均匀，使纤维充分分散到混合料中；在掺入纤维的混合料中按比例加入适量的水，搅拌均匀后装入塑料袋中，密闭塑料袋，于避光处闷土24小时；选用50mm×50mm小试模，按照压实度96%称取适量重量土样，每一组配比做12个试样，静压成型脱模编号后，放入养护箱，按标准条件（温度20℃±2℃，湿度≥95%）养护。
3 结果与讨论
3.1电石渣-粉煤灰稳定土击实
根据经验估计8：32：60电石渣-粉煤灰稳定土最优含水率在13%-14%，首先配制5份8：32：60电石渣-粉煤灰稳定土，其目标含水率分别为10%、12%、14%、16%、18%，按照《无机结合料稳定材料击实试验方法》（T0804-1994）进行击实试验，绘制击实曲线，稳定土最优含水率13.75%，最大干密度1.72，因为纤维的掺入量很少，对最优含水率和最大干密度的影响不显著，所以在制作UCST/ITST试样时，可直接按照最优含水率13.75%，最大干密度1.72进行配置。
3.2无侧限抗压强度
不同纤维长度和含量的7d、28d龄期8：32：60电石渣-粉煤灰稳定土无侧限抗压强度试验结果。
纤维的掺入能够从一定程度提高稳定土的无侧限抗压强度，起提高值与纤维长度、掺入量以及养护时间有着密切的关系；在相同纤维长度、纤维掺入量情况下，随着龄期的由7d延长至28d稳定土的无侧限抗压强度显著增加；对于各组纤维，其7d、28d无侧限抗压强度随着纤维掺入量的增加基本有所增加，但提高程度有限，当纤维掺量为0.3%和0.4%时无侧限抗压强度变化不明显。
根据纤维对土体的增强机理，纤维的掺入不会影响电石渣、粉煤灰与土的胶凝作用，稳定土无侧限抗压强度主要受土样压实度、电石渣、粉煤灰掺量、土质影响，所以纤维的掺入对稳定土的无侧限抗压强度影响并不显著。纤维的掺入填充了稳定土混合料颗粒间的孔隙，增加了稳定土的密实度，使其压实度也有所增加，所以掺加纤维的稳定土的7d龄期的无侧限抗压强度有所提升，其提升值与纤维的掺入相关，纤维的掺量越大，稳定土的压实度增加越明显，无侧限抗压强度相对较大。当养护时间延长后，电石渣、粉煤灰与土颗粒发生了胶结反应，至28d龄期新生成的反应产物粘附在纤维形成的空间网状结构上，限制了土体的变形，提高土体无侧限抗压强度，在电石渣、粉煤灰掺量、土质一致的情况下，随着纤维掺量的增加、纤维长度的增加，“交织”作用愈加明显，空间网状结构更加稳定，稳定土无侧限抗压强度增长越明显，但当纤维掺量超过一定值时，其很难在土体中均匀分布，空间网状结构的稳定性反而会降低。
3.3间接抗拉强度
纤维的掺入对7d龄期稳定土的间接抗拉强度影响并不显著，纤维的掺入能够显著提高28d龄期稳定土的间接抗拉强度；在相同纤维长度、纤维掺入量情况下，随着龄期的增加稳定土的间接抗拉强度有所增加，整体到纤维掺入量为0.3%时达到峰值；在纤维掺入量一致的情况下，随着纤维长度的增加，7d龄期稳定土的间接抗拉强度增长不明显，28d龄期稳定土的间接抗拉强度明显增长。
4 结论
本研究通过无侧限抗压强度试验和间接抗拉强度试验，研究了纤维对电石渣-粉煤灰稳定土性能影响，根据试验分析得出以下结论：
（1）纤维的掺入对电石渣-粉煤灰稳定土的间接抗拉压强度的增强明显高于对稳定土的无侧限抗压强度的增强；
（2）纤维的掺入对7d龄期电石渣-粉煤灰稳定土的无侧限抗压强度和间接抗拉强度无明显增强效果；纤维的掺入能够有效提高28d龄期电石渣稳定土的无侧限抗压强度和间接抗拉强度，综合比较，当电石渣-粉煤灰稳定土中掺入19mm长的纤维，掺入量为0.3%时效果最为显著；
（3）短龄期（7d），纤维对电石渣-粉煤灰稳定土的增强主要靠充填作用，长龄期（28d），纤维对电石渣-粉煤灰稳定土的增强是充填、交织和弯曲共工作用的结果。
参考文献：
［1］ 栗培龙，赵晨希，裴仪，等. 电石渣稳定土组成设计及影响因素研究［J］. 公路工程，2021，46（3）：129-133，255.
［2］朱凯建,蔡燕霞,边建民.电石渣粉煤灰改良土的路用性能研究[J].市政技术,2022,40(03):32-37+47.DOI:10.19922/j.1009-7767.2022.03.032.
