[0001] 本发明属于公路路基技术领域，具体而言，涉及一种大填量钢矿渣路基填土材料及其制备方法。

[0002] 钢矿渣被称为是“放错地方的资源”，随着工业需求增加，铁矿的开采不断增加，炼钢的同时产生了大量的钢矿石废渣，由于废料里的铁含量少，且较难用于其他的用途，所以
大量的刚矿渣在废料场进行长期的堆积，无法得到有效的再生利用。另外，大量堆积的废料
不仅占用大片的土地，而且造成大量的经济损失。

[0003] 工业废料用于路基建设是一个重要的利用方式，能够减少路基填土的建设成本，也能够避免废料的长期堆积问题，但是工业废料一般情况下不具有粘结效果，导致废料加
入到路基填土中无法有效成型，尤其大量的钢矿渣更难成型，少量的钢矿渣加入到路基填
土后路用性能大幅度的降低，因此，利用大填量的钢矿渣加入路基填土中可以大幅度的减
少废料堆积，也减少了工程中对于路基填土的经济成本，但是如何保证路基的路用性能强
度是大填量废料利用的重要研究内容。

[0004] 现在也有一些关于钢渣等工业废料的研究，但是只是将少量的钢矿渣、铁尾矿等工业废料加入到沥青混合料或者路基填土中，另外还需要固化剂、纤维等多种材料才能够
保证材料的完整性，实际工程应用的施工方式以及工程材料有更高的要求。工业废料加入
到路基填土后满足路用性能的要求也是能否应用的关键，因此对于大填量的钢矿渣的工程
应用不仅要保持良好的路用性能，还需要施工简便且工艺成本低等。综上，大量的工业废渣
应用于基础设施建设具有良好的应用前景，但是大量使用的同时保证材料强度是需解决的
关键问题。

[0025] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领
域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明
保护的范围。

[0026] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领
域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明
保护的范围。

[0027] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0028] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0029] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0030] 实施例一

[0031] 参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种大填量钢矿渣路基填土材料及其制备方法，包括将钢矿渣、水泥、粉煤灰、水和黏土进行搅拌混合，得到路基填土材料，所述
路基填土材料的总质量百分比为块状钢矿渣40％、PC42.5水泥2％、F类粉煤灰6％和黏土为
58％，其中路基填土材料的制备方法包括以下步骤：

[0032] S1，采用颚式破碎机粉碎钢矿渣和黏土，进行晾晒和风干，将钢矿渣通过20mm的土壤筛，筛出部分再次进行破碎和过筛，选取直径小于20mm的筛余部分，在干燥通风的条件下
存储收集到的钢矿渣和黏土；

[0033] S2，拌合厂制备时，按照总质量百分比称取干燥的钢矿渣、黏土、水泥、粉煤灰以及相应最佳含水率的水，先将小于20mm的钢矿渣、黏土、水泥和粉煤灰放入搅拌机中搅拌20‑
40分钟，然后将最佳含水率的水加入搅拌机中搅拌20‑40分钟，保证搅拌均匀，不出现花白
现象，尽快覆盖运输至现场；

[0034] S3，现场翻拌时，按照上述的总质量百分比称取干燥的钢矿渣、黏土、水泥、粉煤灰以及相应最佳含水率的水，将小于20mm的钢矿渣、粘土、水泥以及粉煤灰采用翻拌机现场翻
拌，翻拌20‑40分钟后，加入超过最佳含水率2％的水，继续翻拌20‑40分钟；

[0035] S4，将翻拌好的路基填土材料，将混合均匀的材料按照正常的分层摊铺方式铺设在路床上，经过碾压压实后达到规定的压实度，在路基上罩一层保护层，完成路基的自然沉
降以及钢矿渣路基填土养护7天，然后进行道路其他结构的设置。

[0036] 本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。

[0037] 在本发明的实施例中，钢矿渣的类型为炼钢后块状钢矿渣。

[0038] 在本发明的实施例中，水泥的类型为普通硅酸盐水泥PF42.5、PF32.5或粉煤灰硅酸盐水泥PF42.5、PF32.5或复合硅酸盐水泥PF42.5、PF32.5其中的任意一种。

[0039] 在本发明的实施例中，粉煤灰为F类和C类中的任意一种。

[0040] 在本发明的实施例中，步骤S4中的保护层是普通土工布或塑料薄膜中的任意一种。

[0041] 在本发明的实施例中，步骤S2中最佳含水率通过重型击实试验确定，所需的加水量按照下式计算：

[0042]

[0043] 其中，m是所需的加水量，单位为g，mi是含水率ωi时土样的质量，单位为g，ωi是土3
样原有含水率，单位为％，ω是要求达到的含水率，ρd是干密度单位为g/cm ，ρ是湿密度g/
3
cm。

[0044] 实施例二

[0045] 基于实施例一，改变路基填土中原材料的质量占比为块状钢矿渣45％、PF42.5水泥3％、F类粉煤灰8％和黏土为44％，按照如下步骤制备：

[0046] 其中路基填土材料的制备方法包括以下步骤：

[0047] S1，采用颚式破碎机粉碎钢矿渣和黏土，进行晾晒和风干，将钢矿渣通过20mm的土壤筛，筛出部分再次进行破碎和过筛，选取直径小于20mm的筛余部分，在干燥通风的条件下
存储收集到的钢矿渣和黏土；

[0048] S2，拌合厂制备时，按照总质量百分比称取干燥的钢矿渣、黏土、水泥、粉煤灰以及相应最佳含水率的水，先将小于20mm的钢矿渣、黏土、水泥和粉煤灰放入搅拌机中搅拌20‑
40分钟，然后将最佳含水率的水加入搅拌机中搅拌20‑40分钟，保证搅拌均匀，不出现花白
现象，尽快覆盖运输至现场；

[0049] S3，现场翻拌时，按照上述的总质量百分比称取干燥的钢矿渣、黏土、水泥、粉煤灰以及相应最佳含水率的水，将小于20mm的钢矿渣、粘土、水泥以及粉煤灰采用翻拌机现场翻
拌，翻拌20‑40分钟后，加入超过最佳含水率2％的水，继续翻拌20‑40分钟；

[0050] S4，将翻拌好的路基填土材料，将混合均匀的材料按照正常的分层摊铺方式铺设在路床上，经过碾压压实后达到规定的压实度，在路基上罩一层土工布，完成路基的自然沉
降以及钢矿渣路基填土养护7天，然后进行道路其他结构的设置。

[0051] 实施例三

[0052] 基于实施例一，改变路基填土中原材料的质量占比为块状钢矿渣50％、PC42.5水泥3％、F类粉煤灰10％和黏土为37％，步骤与实施例一步骤一致，步骤S4中的保护层选择塑
料薄膜。

[0053] 对比例一

[0054] 基于实施例一到实施例三，改变路基填土中原材料的质量占比块状钢矿渣20％、PC42.5水泥2％和黏土为78％。

[0055] 具体的，测试方法按照公路土工试验规程测试大填量钢矿渣改良土的最大干密度、最佳含水率、液塑限以及CBR值，从而评价改良土的路用性能以及工程应用可行性，表1
是上述实施例与对比例的各种材料配比，表2是经过击实试验确定的最佳含水率，表3是实
施例以及对比例的液限以及塑限，计算CBR值， CBR单位为％，p为单位
压力，单位为Kpa，贯入量为2.5mm时计算方法， 计算贯入量为5mm时的
承载比作为验证数值，当贯入量为5mm时的CBR大于贯入量2.5mm时的CBR时应该重新做试
验，室内承载比试验的结果可以作为路基填料选用和强度设计的依据，试验得到相应的实
施例和对比例的CBR值，试验结果表明无论是实施例或者对比例都满足高速公路的路基要
求，同时也表明大填量钢矿渣及粉煤灰废料再生利用具有良好的效果。

[0056] 表1：

[0057]

[0058] 表2：

[0059]

[0060]

[0061] 表3：

[0062]

[0063] 表4：

[0064]配合比 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
CBR/(％) 49.1 59.3 43.8 42.8

[0065] 值得说明的是，中国专利公告号CN202311665241.3一种钢渣改良粉质黏土路基材料及其填筑方法和CN115611539B钢渣协同磷石膏制备的再生骨料、路基材料及其制备方
法，使用的是钢渣，填量较少，

[0066] 以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0067] 应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情
况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不
是要限于所述的特定顺序或层次。

[0068] 在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清
楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那
样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特
此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

[0069] 上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施
例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书
的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语
“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解
释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性
的或者”。