摘要：本研究针对膨胀土路基因胀缩特性引发的工程病害问题，开展粉煤灰与玄武岩纤维改良膨胀土路基力学性能的研究。通过室内试验，分析不同掺量的粉煤灰、玄武岩纤维及其组合对膨胀土的液塑限、自由膨胀率、压缩性、抗剪强度等物理力学性能的影响。研究结果表明，粉煤灰与玄武岩纤维的合理掺加能有效改善膨胀土的胀缩性和力学性能，为膨胀土地区路基工程的改良设计与施工提供理论依据和技术支持。
　　关键词：粉煤灰；玄武岩纤维；膨胀土；路基；力学性能
　　一、引言
　　膨胀土是一种富含亲水性黏土矿物的特殊土，具有吸水膨胀、失水收缩的特性。在道路工程中，膨胀土作为路基填料时，受外界环境湿度变化影响，易导致路基产生不均匀沉降、开裂等病害，严重威胁道路的使用安全和使用寿命。随着我国基础设施建设的不断推进，在膨胀土地区进行道路建设的需求日益增加，因此，寻求有效的膨胀土改良方法成为道路工程领域亟待解决的问题[1]。
　　粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的工业废渣，大量堆积不仅占用土地资源，还会对环境造成污染。玄武岩纤维是一种以天然玄武岩为原料制成的高性能无机纤维材料，具有强度高、化学稳定性好等优点[2]。将粉煤灰和玄武岩纤维应用于膨胀土路基改良，既能实现工业废渣的资源化利用，又能提高膨胀土路基的力学性能，对推动道路工程的可持续发展具有重要的现实意义。
　　二、试验材料与方法
　　（一）试验材料。试验所用膨胀土取自某膨胀土地区，通过基本物理性质试验测定膨胀土液限为65.2%，塑限为28.5%，自由膨胀率为82%，属于强膨胀土。粉煤灰选用电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰主要化学成分包括二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）和氧化铁（Fe2O3），具有一定的火山灰活性。玄武岩纤维采用短切玄武岩纤维，长度为12mm，直径为15μm，抗拉强度不低于2000MPa，弹性模量不低于90GPa。
　　（二）试验方法。配比设计设置不同的粉煤灰掺量（5%、10%、15%、20%）、玄武岩纤维掺量（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%）以及粉煤灰与玄武岩纤维的组合掺量，制备改良膨胀土试样。物理试验采用液塑限联合测定仪测定改良前后膨胀土的液限和塑限，通过自由膨胀率试验测定膨胀土的膨胀特性。力学试验进行压缩试验，测定改良膨胀土的压缩系数和压缩模量。
　　三、试验结果与分析
　　（一）物理性质变化。随着粉煤灰掺量的增加，膨胀土的液限和塑限均呈现下降趋势，主要因为粉煤灰中的活性成分与膨胀土中的黏土矿物发生化学反应，生成新的稳定矿物，从而降低了土颗粒表面的亲水性。当粉煤灰掺量为20%时，液限从65.2%降至52.3%，塑限从28.5%降至23.6%。而玄武岩纤维的掺入对液塑限影响较小。
　　且粉煤灰和玄武岩纤维的单独或组合掺入均能有效降低膨胀土的自由膨胀率。当粉煤灰掺量为15%，玄武岩纤维掺量为0.3%时，自由膨胀率从82%降至35%，改良效果显著，主要由于粉煤灰的火山灰反应和玄武岩纤维的加筋作用，抑制了膨胀土的吸水膨胀。
　　（二）力学性能影响。试验结果表明，掺入粉煤灰和玄武岩纤维后，膨胀土的压缩系数减小，压缩模量增大，说明改良后的膨胀土压缩性降低，承载能力提高。其中，粉煤灰的掺入改善了土颗粒的级配，增强土体的密实度。且玄武岩纤维在土中形成空间网状结构，起到了加筋作用，共同提高土体的压缩性能。随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增加，膨胀土的黏聚力和内摩擦角均有所提高。当粉煤灰掺量为15%，玄武岩纤维掺量为0.3%时，黏聚力从12.5kPa提高至28.6kPa，内摩擦角从18.2°增大至25.3°。
　　四、结论
　　粉煤灰和玄武岩纤维的掺入能有效改善膨胀土的物理力学性能。粉煤灰主要通过火山灰反应降低膨胀土的亲水性，改善土颗粒级配；玄武岩纤维则通过加筋作用增强土体的整体性和稳定性。当粉煤灰掺量为15%，玄武岩纤维掺量为0.3%时，改良膨胀土的自由膨胀率显著降低，压缩性减小，抗剪强度明显提高，改良效果最佳。
　　参考文献：
　　[1]谢芳,徐静.石灰-粉煤灰改良路基膨胀土力学特性研究[J].公路,2025,70(03):56-61.
　　[2]宋彩云.设计参数对膨胀土筑堤道路路基变形的影响及优化[J].四川水泥,2025(03):181-184.
　　作者单位：太和县建筑勘察设计院