近年来公路工程建设中被广泛采用的新型建筑材料

第六章 新型材料
　 [重点内容和学习要求]
　　本章简要介绍了近年来公路工程建设中被广泛采用的新型建筑材料（主要是土工合成材料和部分工业废渣）。
　　通过本章学习，要求学生了解这些材料的类型、基本性能和在工程中的一般应用情况。
　　所谓新型材料，是指近十余年在公路工程建设中被广泛采用的新型建筑材料，其中有些材料早已存在，并在其他科学技术领域成功应用。
　　20世纪70年代以来，石灰、粉煤灰、矿渣、土工合成材料、乳化沥青、改性沥青、SMA混合料、钢纤维混凝土、高性能混凝土等在我国公路工程建设中逐步推广应用，出现了新材料的应用高潮。每一种新材料的问世，对公路工程的设计和施工都带来技术的革新和进步。首先，新材料的应用提高了公路工程的质量和使用品质；其次，新材料的研制和开发促进了公路工程的技术进步；第三，新材料能更有效地使用自然资源，降低工程造价；此外，新材料对废物利用、净化环境、化害为宝等方面具有特殊的作用。
　　根据近年来工程实践的经验总结，开发公路工程新材料有发现新的材料来源、研制复合材料、改性材料等方式。发现新的材料来源，包括发掘或研制专门用于公路工程的材料（如土工织物、粉煤灰、炉渣、硅粉等）和将其他科技领域的材料引入公路工程（如石灰土、水泥土等）。复合材料是由两种或多种不同性质的材料经恰当组合而成，它克服了单一材料的弱点，发挥各组成材料的综合特性，成为工程性能更好的材料（如钢筋混凝土、玻璃钢等）。改性材料是在传统材料中掺入某种改性剂，从而获得的改善或提高其工程特性的材料（如改性沥青等）。
　　在目前应用的新型材料品种众多，如乳化沥青、改性沥青、SMA混合料、碾压式混凝土、钢纤维混凝土、高性能混凝土等均在前面的章节中已进行了介绍，本章仅就土工合成材料、部分工业废渣做简要介绍。
6.1 土工合成材料
　　土工合成材料是指在岩土工程中应用的以人工合成的聚合物为原料制成的各种类型合成材料的总称。最初的土工合成材料主要是“土工织物”和“土工膜”，后来随着工程需要，出现了种类繁多的新品种，如土工格栅、土工网和土工模袋等。
　　土工合成材料具有抗拉能力强、成批生产、质量稳定、施工简易等优点。
6.1.1路用土工合成材料的类
　　土工合成材料的种类繁多，按我国《土工合成材料应用技术规范》（GB50290—98）分为土工织物、土工膜、土工特种材料及土工复合材料等四大类。其中，公路工程中用得较多的，是土工织物及土工特种材料中的土工格栅两种。
　　1.土工织物　　土工织物是一种透水性材料，按制造方法不同，可进一步划分为有纺土工织物和无纺土工织物。有纺土工织物是先将聚合物原料加工成丝或纱或带，再纺织成平面结构的布状产品；无纺土工织物则是通过不同的工艺，将土工纤维粘合而成。
　　土工织物的技术性质主要有物理性质（包括单位面积质量、厚度、开孔尺寸（有效孔径）均匀性等）、力学性质（包括抗拉强度、断裂时的延伸率、撕裂强度、冲穿强度、蠕变性、与岩土间的摩擦系数等）、渗透性和耐久性等。
　　2.土工膜　　土工膜是一种基本不透水的材料，根据原材料不同，可分为聚合物和沥青两大类。为满足不同强度和变形的需要，又有加筋不加筋的区分。聚合物膜在工厂制造，沥青膜则大多在现场制造。
　　3.复合型土工合成材料　　复合型土工合成材料是两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品。这类产品将各组合材料的特性相组合，以满足工程的特定需要。复合型土工材料品种繁多，主要分为复合土工膜和复合排水材两大类。
　　复合土工膜是将土工膜和土工织物组合在一起的产品。它有很多优点，如：以有纺土工织物复合，可以对土工膜加筋，保护膜不受运输或施工期间的外力损坏；以无纺土工织物复合，不仅对膜提供加筋和保护，还可起到排水排气的作用，同时提高膜面摩檫系数，在公路工程中有很广泛的应用。
　　复合排水材主要有塑料排水板、无纺织物和塑料网状管构成的排水材，无纺织物、芯材、土工膜构成的排水材，无纺织物、网状管材和土工膜构成的排水材，无纺织物、芯材排水管等。
　　4.特种土工材料　　特种土工材料主要包括土工格栅、土工膜袋、玻纤网、土工网、土工垫、土工格室、超轻型合成材料等。下面简单介绍一下较常用的土工格栅：
　　土工格栅是聚合物高分子材料经过定向拉伸形成的具有开孔网格、较高强度的平面网状材料。土工格栅纵向、横向强度均匀，耐久性好，同时具有很高的柔性、延展性、高抗疲劳性能，抗土和地下水的化学腐蚀性、耐霉性、与填料联锁性好等特点。
　　土工格栅的技术性质主要有物理性质、力学性质（包括抗拉强度、延伸率、与岩土间的摩擦系数等）、耐久性等。
6.1.2土工合成材料的作用
　　土工织物用于在路基工程主要是起过滤排水作用，用于在路面工程中则可以减薄面层厚度，防止或抑制反射裂痕。
　　土工膜是过滤、排水、防渗、保土、抑制地下翻浆、防止上下层混杂、使局部负荷分布均匀的理想土工合成材料。
　　土工格栅则一般用于软土地基加固，固路堤边坡，半填半挖和挖填交界处或路基加宽处、新旧路基结合处减少不均匀沉降。此外，土工格栅还可用于桥台或其他人工构造物台背，防止其填土部分沉降，以减少“跳车”现象。
　　总之，土工合成材料用于公路工程方面，它具有加筋、增强、过滤、排水、隔离等功能，在软土地基处理和提高路基、路面工程质量和增强稳定性方面发挥着日益重要的作用。
6.1.3土工合成材料的老化和防止
　　土工合成材料的原材料是高分子聚合物，对氧化（老化）十分敏感，容易发生降解反应和交换反应，导致材料破坏。因此，如何延缓土工合成材料的老化成为工程中的一个重要问题。氧化包括热和温度引起的热氧化，以及阳光中紫外线产生的光氧化。其中光氧化的破坏作用很强，此外影响材料耐久性的还有化学和生物侵蚀、干湿作用、冻融变化和机械磨损等，但以日光紫外线的影响最重要。
　　根据以上分析，可以从两方面延缓老化：一是在原材料中加入防老化剂，如掺加适量的抗氧剂、光稳定剂和深色碳黑等，抑制光、氧、热等外界因素对材料的作用。另一方面是在工程中采取防护措施，如尽量缩短材料在日光中的暴露时间，用岩土或深水覆盖等。
6.1.4土工材料在工程中的应用
　　1. 加筋
　　（1）路堤加筋：在某些特别路段，为了达到提高路堤的稳定性，控制路堤的沉降，节约用地等目的，采用土工合成材料进行路堤加筋。路堤常用的土工合成材料有：土工格栅、土工织物、土工网等。
　　路堤加筋后，水平加筋的表面与填料之间的摩擦力方向与填料相对位移方向平行，提高了路堤的抗剪强度。采用土工网或土工格栅时，因加筋承载面上所受土压力，在填料和加筋的支撑面间有相对位移，网格内的填料也相对于网格移动，由于填料的上半部与下半部是向相反方向移动，摩擦力方向相反，所以承载应力可与网格的承载部分相平衡。因此，用于路堤加筋的土工合成材料应具有足够的抗拉强度和握持强度。此外，由于土工织物易受坚硬突出物刺破、顶坏，为保证强度发挥，对于土工织物还应满足刺破强度、顶破强度的要求。
　　土工合成材料加筋的路堤，可采用如图6-1、6-2、6-3所示的结构形式。
[图6-1]
[图6-2]
[图6-3]
　　加筋路堤施工一般应注意以下问题：1)铺设土工布的方向当约为边坡土体的主应变方向，所以，一般土工布在边坡内略向上倾斜5°～6°左右铺设；2）土工合成材料的连接应牢固，垂直于路堤轴线方向上的连接强度不得低于材料的设计强度，连接应按有关规定执行。一般来说，土工格栅和土工网多采用绑扎的方法，土工织物通常采用缝合法和粘合法进行连接；3）铺设时为保证加筋效果的发挥，应保持土工合成材料的平整，不允许出现褶皱，铺设前应将场地整平，在距土工合成材料层8cm内路堤填料最大粒径不得超过6cm；4）由于大部分土工合成材料容易受阳光的紫外线照射老化，所以土工合成材料摊铺后应及时填筑填料。一般情况下从铺设完毕到覆盖的时间不应超过48小时。
　　(2)台背路基填土加筋：由于桥涵等横穿公路的构造物与构造物台背填土之间的刚度悬殊很大，往往会发生阶梯状的不均匀沉降。为了减少路基与结构物之间的不均匀沉降，解决桥头跳车问题，对台背路基填土采用土工合成材料进行加筋。
　　采用土工合成材料对构造物台背回填土进行加筋，主要是利用土工合成材料与结构物之间的锚固力以及与回填土之间的嵌锁力和界面摩阻力，将结构物与回填土连为一体，以提高其整体性，减少两者之间的不均匀沉降，从而有效解决桥头跳车问题。
　　台背回填土加筋应注意的问题：1）保证地基具有足够的承载力，不因破坏而产生大的沉降，据目前成功的工程试验，土工合成材料加筋适宜的桥台高度为5m～12m；2）在砌筑重力式结构物时，应将土工合成材料嵌固在砌体内不小于20cm或采用经防锈处理的膨胀螺钉与钢压条，将土工合成材料锚固在结构物台背面的壁面上。此外，应保证土工合成材料的铺设方向与路线走向平行；3）加筋时，应在台背与填料之间设置20cm厚的反滤层，以避免路表水通过构造物与填料交界部位渗入并滞留在填料内，并在原地面标高位置设置级配碎石排水垫层，以防止地下水进入台背填料，增强地基承载能力。
　　2.过滤与排水　在道路工程中，土工合成材料与工程中的其他排水结构充分配合，可以形成良好的排水系统，排除地下水、地表水和结构中多余的水分。同时，在排水系统中使用土工织物具有铺设简单、作业速度快、功效显著、施工质量容易控制和造价低廉等优点，在公路工程中得到广泛的应用。土工合成材料可单独使用或与其他材料配合，作为过滤体或排水体用于暗沟、渗沟、支挡结构壁后排水、软基路堤地基表面排水垫层、坡面防护等。
　　用于过滤的土工合成材料一般用无纺织物，有时也可以用有纺织物。用于排水的土工合成织物可采用无纺土工织物、塑料排水板、带有钢圈和滤布及加强合成纤维组成的加劲软式透水管等。土工织物在施工过程中不可避免的受到外力的作用，因此，在选择土工合成材料时，其强度应满足相关规范的要求。
　　(1)过滤设计：路基或边坡土体中的少量地下水，多数情况下可设置地下沟渠排出。设置地下沟渠时，将透水土工布(无纺土工织物)沿纵向铺设于地下沟渠表面，将沟中填满碎石或卵石，让下渗水进入盲沟而泥土被挡在沟外，达到过滤的目的，见图6-4所示。
　　进行坡面防护时，在片石后铺设土工织物，可防止路堤中细小颗粒被水带走，见图6-5所示。
　　在支挡结构物后的排水层与山体之间铺设土工织物，同样也起到过滤的作用，见图6-6所示。
[图6-4]
[图6-5]
[图6-6]
　　过滤设计要求土工材料必须满足挡土、保持水流顺畅和防止淤堵等三方面的要求。
　　(2)排水设计：公路建设过程中修建适宜的排水设施，对于提高道路的使用品质，延长道路的使用年限起到至关重要的作用。利用土工织物排水常用方式的有：纵向盲沟中设纵向软式透水管排水，土坡坡顶和坡脚采用排水片系统降低水位，软土路基排水砂垫层中设横向排水软管排水，路堑边坡有含水层时水平插入软式透水管排水整治滑坡、季节性冰冻路段将土工织物埋设在路基冬季最大聚冰层位置，切断由下到上的毛细水迁移，防止冻胀和翻浆等等。
　　3. 路基防护
　　(1)坡面防护：土质边坡坡面太陡不利于植物生长，还易受雨水冲刷。所以，有时采用土工合成材料进行边坡防护，此时，边坡坡度宜在1：1～1：2之间，一般采用的形式有：拉伸网草皮、固定草种布、网格固定撒种等。石质边坡防护主要是防止风化和碎落，可采用土工网或土工格栅进行防护，此时边坡坡度宜缓于1：0.3，一般分为两种形式:1)裸露式，即将土工合成材料直接固定于岩面并裸露于岩面; 2）埋藏式，即先将土工合成材料固定于岩面然后用水泥砂浆喷护。
　　(2)冲刷防护：为了防止流水直接危害沿河路堤、滨海路堤，可利用土工合成材料进行冲刷防护，一般主要采用土工织物软体沉排护坡和土工模袋护坡两种形式。土工织物软体沉排护坡就是将土工织物铺在沿河、沿海路堤边坡上，并以块石或预制混凝土块压重，防止冲刷的结构。土工模袋护坡就是沿坡面铺设固定好土工模袋，再往袋内充填流动性混凝土或水泥砂浆或稀释混凝土，凝固后形成高强度、高刚度的硬结板块达到防护边坡目的的结构。
　　4.路面裂缝防治　在道路路面工程中用于路面裂缝防治的土工合成材料主要有玻纤网、土工织物等。在选择土工合成材料时主要考虑：耐热要求、防裂要求、顶破要求等。
　　土工合成材料用于道路路面工程常见的有以下方式：
　　(1)在旧沥青路面上加铺玻纤网、土工织物，可以防止沥青路面过早开裂，提高永久抗变形能力，同时，和粘层油结合后还具有很好的防水效果，最主要的是加铺玻纤网土工织物后可以有效地防止沥青层反射裂缝的产生。
　　(2)在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间采用玻纤网、土工织物设置防裂层，减少加铺层应力集中，可防止和延缓铺设的沥青加铺层出现反射裂缝。
　　(3)在采用半刚性基层的沥青路面中，用玻纤网铺设在沥青面层底部进行路面加筋，可以抑制半刚性基层收缩而产生的裂缝向上扩展，减少沥青路面的车辙，延迟沥青混合料的疲劳破坏，提高整个路面的使用品质。
6.2 工业废料
　　随着我国公路事业的飞速发展，路用材料向强度高、性能好、耐久性好、适应大交通量的方向发展。现有筑路材料尤其是修建高等级道路的材料，大都价格较高，施工程序复杂、技术要求高。为减少建设资金，降低工程造价，我国公路建设者开始了工业废料在公路中应用的研究，并积极推广应用工业废料筑路技术。现已开发并应用于道路工程中的工业废料主要有：粉煤灰、煤矸石、冶金矿渣、硫铁矿废渣、磷石膏等。其中，粉煤灰、煤矸石和冶金矿渣合称为三大工业废料渣。
6.2.1粉煤灰
　　粉煤灰是火力发电厂、大型企业锅炉燃烧煤粉后产生的一种工业废料。
　　1. 粉煤灰的物理及力学性质
　　(1)粒度：粉煤灰的粒度组成中，各种粒度的相对比例，与原煤种类、煤粉细度、燃烧条件以及吸尘方式等因素有关，颗粒级配通常较均匀，其粒径处于粉质砂土和粉质粘土范围内，粒径介于0.005mm～0.100mm之间。一般认为，粉煤灰越细，越容易发挥粉煤灰的活性，从而提供强度来源。
　　粉煤灰与细粒土一样，可用稠度或阿氏限度实验（液、塑性）表征其塑性。由于粉煤灰粒径单一且不含粘土矿物，所以它不具塑性。液限较高，一般为50%～60%。
　　(2)相对密度：粉煤灰中球形玻璃体常有空腔和蜂窝构造。因此，粉煤灰的相对密度比一般相同成分的矿物要轻，数值在1.9～2.6之间。
　　(3)击实特性：粉煤灰的击实特性与粘土有相同点，但也有其自己的特性。相同点是在达到最大干容重之前随含水量的增长干容重增加，达到最大干容重之后，随含水量的增加干容重则减小。它的特性在于达到最大干容重之前，其含水量的增加对干容重影响较小，曲线平缓上升，当接近最大干容重时，其变化较大，随后曲线迅速下降。这是粉煤灰持水率高的缘故。含水量在未达到最大于容重之前即使在与最佳含水量相差一半的情况下，其干容重也可能达到最佳值的90％。
　　粉煤灰的最大干容重比较小，比一般土的干容重约小30％～40％。
　　(4)毛细性及透水性：粉煤灰中毛细水的上升高度与灰体密实程度及密封状况有关。一般地，压实度越小毛细水上升高度越大。灰体上部密封情况下毛细水上升的高度比不密封情况下要低。因此，粉煤灰路堤底部不得直接与地下水接触。
　　压实后的粉煤灰中水分分布规律一般是：在毛细水上升高度以下时，灰体含水量都超过其压实成型含水量；并且是由下至上逐渐减小；则在毛细水上升高度以上，灰体则基本保持其成型含水量，即使减少也是很有限。因此，在有水源的情况下，在毛细水上升高度之上的粉煤灰仍能保持成型含水量，其毛细吸水能力较强。
　　另外，粉煤灰在完全浸水的情况下，其饱和含水量和它的液限含水量基本相同。在此种情况下，灰体仍具有可以获得一定的压实度。因此，粉煤灰含水量高时，要比土具有更好的水稳性。
　　粉煤灰的渗透性能和其密实度有关。一般地，粉煤灰密实度越大，其渗透性越小。
　　(5)抗压强度：由于普通纯粉煤灰的活性太低，其无侧限抗压强度因而很低。随着粉煤灰中游离钙的增加，其抗压强度将会随着龄期增长。但是，粉煤灰的有侧限强度较大。
　　(6)剪切强度：粉煤灰的剪切强度，可以通过其粘聚力c、内摩擦角值变化来表征。试验结果表明，粉煤灰的剪切强度与其饱水状态有关，并具有以下规律：
　　①粉煤灰的c值随着其含水量的增加而减小。当粉煤灰饱和后，其粘聚力完全被破坏，这一点和粘土相类似。但是，在最佳含水量以内，粘土的c值比粉煤灰高得多。因此粉煤灰的抗剪强度主要依赖于值，这一点又和细砂土的性质相类似。
　　②处在最佳含水量以内时的粉煤灰，总体上，其值受含水量影响不大；当粉煤灰含水量增强到液限含水量左右时，其值将会以较大的幅度下降。无论含水量如何影响，相同含水量条件下，粉煤灰值均要高于粘土。
　　③粉煤灰的破坏变形比粘土小得多。在未被破坏之前的同一应力下，约只有粘土的一半左右。这说明在同一重力作用下，粉煤灰的压缩量小或产生的沉降量小。
　　粉煤灰具有重量轻、压缩性小、渗透性好、摩擦系数大、强度高等优点，是很好的路用材料。
　　2.粉煤灰强度活性及评定方法　包括粉煤灰在内的火山灰活性是指其能形成新相并在硬化后提供力学强度的能力。粉煤灰的活性随着原煤的种类与产地、化学成分尤其是矿物成分、玻璃相的数量、燃烧温度、磨细程度与低含量未燃烧碳等因素而变化。混合料的力学强度随粉煤灰细度的提高和含碳量的降低而增加。制定简单而快速地测定火山灰质材料活性的试验方法仍是尚完满解决的问题。目前常见的方法有石灰吸收法、混合消石灰试验法、混合硅酸盐水泥试验法以及浸出法等。
　　3. 粉煤灰的技术品质要求　从路用角度来说，对粉煤灰的技术品质要求主要体现在主要化学成分含量、烧失量以及比表面积上。
　　一般要求，道路基层使用的粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70％；粉煤灰的烧失量不应超过20％；粉煤灰的比表面积宜大于2500cm2／g。另外，使用粉煤灰时应通过过筛来清除其中杂质；凝固的粉煤灰块应打碎过筛后再使用。
　　4.粉煤灰在公路工程中的应用　近年来，粉煤灰在公路工程中已得到了较广泛的应用，如粉煤灰路堤、粉煤灰基层、粉煤灰混凝土路面、加筋粉煤灰挡墙、粉煤灰钢渣混凝土、高钙粉煤灰沥青混合料等等。
　　(1)粉煤灰路堤：公路路堤填方大，用粉煤灰填筑是大批量利用粉煤灰的有效途径。利用粉煤灰填筑路堤可不掺加其他材料，无需加工。特别是由于粉煤灰自重小，作为轻质材料填筑路堤可以有效降低基底应力，减少沉降，用于软土地区可以大大减少软基处治费用，更有其特殊意义。
粉煤灰路堤填筑可采用全灰，也可采用间隔灰（即一层土一层灰）的形式。
　　(2)粉煤灰基层：以粉煤灰为主铺筑的道路基层，在一定温度、湿度下，强度随龄期而增长，且后期强度很高，并具有良好的水稳性、板体性和较好的抗冻性能。
　　国内修筑粉煤灰基层，主要是采用石灰或水泥来稳定粉煤灰，即在水的参与和碱性条件下，粉煤灰与石灰或水泥发生反应生成具有水稳性的胶凝物质。目前，用石灰稳定的石灰粉煤灰类基层有：石灰粉煤灰(二灰)、石灰粉煤灰土(二灰土)、石灰粉煤灰砂(二灰砂)、石灰粉煤灰砂砾(二灰砂砾)、石灰粉煤灰碎石(二灰碎石)、石灰粉煤灰矿渣(二灰矿渣)等；用水泥稳定的水泥粉煤灰类基层主要有：水泥粉煤灰稳定砂砾、碎石及砂等等。
　　(3)粉煤灰混凝土路面：在水泥混凝土中掺入一定量的粉煤灰便形成了粉煤灰混凝土。粉煤灰的掺入取代了一定量的水泥，使混凝土的性能发生了一定的变化，同时，也节约了水泥的用量。
　　粉煤灰混凝土3天和7天强度低于普通混凝土，而后期强度则高于普通混凝土，其抗拉强度、抗折强度、弹性模量及其它力学性能与普通混凝土均无明显差别。同时，掺加了粉煤灰的混凝土和易性得到了改善，泌水现象得到有效控制，还降低了水化热等。
　　(4)加筋粉煤灰挡墙：加筋粉煤灰挡墙是由加筋土挡墙发展起来的，属于柔性结构，对软土地基适应性强，采用天然地基即可，它具有造价低廉、施工简便、稳定性好、节约用地、造型美观等特点，可以广泛应用于道路、铁路、水利、建筑等工程项目中。
　　(5)粉煤灰钢渣混凝土：由粉煤灰和钢渣两种工业废渣分别代替水泥和砂制成的混凝土称粉煤灰钢渣混凝土，一般用于特重型交通的城市主干道和一级公路的混凝土路面。掺入粉煤灰和钢渣的混凝土的抗压强度比基准混凝土有所提高。
　　(6)高钙粉煤灰沥青混合料：高钙粉煤灰不仅可以取代矿粉，降低填充料的成本，而且还可以改善沥青与石料的粘结力，增加沥青的粘度，并显著提高了沥青混合料的水稳定性、高温、低稳稳定性。
6.2.2煤矸石
　　煤矸石是采煤过程中产生的废石，从实用的角度，根据是否自燃，分为自燃煤矸石和未自燃煤矸石两大类。未自燃煤矸石呈黑色，含硫量低，不具活性；自燃煤矸石呈浅红、灰白色，含硫量较高，具有活性。
　　1. 煤矸石的物理及力学性能
　　(1)可塑性：细粒煤矸石可以按土工试验方法测定可塑性界限，煤矸石一般具有低塑性，即塑性指数PI＜7，相对密度接近土，能吸收一定水分。
　　(2)水稳性：干湿循环试验表明，自燃煤矸石水稳性一般较未自燃煤矸石好。
　　(3)冻稳性：煤矸石冻稳性较差，在冻融循环后的重量损失一般较大。
　　(4)压碎值：煤矸石具有一定的抗压碎能力，压碎值可以达到30%～40%，能够达到用作一般公路基层或底基层材料集料的压碎值要求。自燃煤矸石的压碎值比未自燃煤矸石的压碎值要高。
　　2. 煤矸石在工程中的应用及技术要求
　　煤矸石的成分类似于粘性土。因此，宜用碱性材料，最好配以火山灰质材料加以稳定，通常用作二级及二级以下公路路面的基层或底基层，也可作为加筋挡墙的主体填料。各类稳定煤矸石混合料中，以水泥稳定煤矸石、石灰粉煤灰稳定煤矸石强度较高，石灰煤矸石土次之，石灰稳定煤矸石强度最低。一般石灰稳定类煤矸石混合料，尤其是石灰粉煤灰稳定煤矸石中应用自燃煤矸石比未自燃煤矸石效果要好。水泥稳定煤矸石、石灰粉煤灰稳定煤矸石均能获得良好的抗冻性、水稳性。
6.2.3冶金矿渣
　　冶金矿渣是在冶金生产过程中由矿石、燃料及助熔剂中易熔硅酸盐化合而成的副产品。这些冶金矿渣从熔炉排出后，在空气中自然冷却，形成坚硬的材料，是一种很好的路用人工石材。它可作为基层材料，又可作为修筑水泥混凝土或沥青混凝土路面用的集料。下面介绍两种公路工程中应用较多的材料。
　　1.高炉矿渣　高炉矿渣（简称矿渣），在各种工业废渣中，它不仅产量大，而且其性能最合适作各级路面的基层材料。高炉矿渣是一种典型的碱性矿渣，CaO含量较高，抗压强度不太高且变化较大，磨耗率大，不适合作磨耗层材料，但它的空隙率较大，吸水性强，粘着率较高，经水结碾压后易形成板体，整体强度高，因此适合作面层和基层材料，特别是作基层材料时更显其优越性。
　　2.钢渣　钢渣是生产钢材过程中生产出来的一种工业废料，固态非金属物质，是经高温冶炼后被淬火冷却而成，成分比较复杂，有紫、红、褐三种中颜色，外表呈多孔块状、少孔块状、无孔块状。钢渣主要由氧化钙、氧化铁、氧化硅、氧化镁、氧化铝等组成，不同钢厂的钢渣其化学物质含量也有所不同，一般情况下，氧化钙占3%～60%，氧化铁占15%～26%，氧化硅占8%～23%，氧化镁占4%～11%，氧化铝占3%～8%。
　　钢渣颗粒表面粗糙，摩擦系数较大，因此对机械作用有较好的稳定性，且由于钢渣本身含有许多化学活性物质，在钢渣或钢渣混合料内发生水化反应生成硅酸盐类或熟石灰类化合物，从而使钢渣的整体强度好于碎石垫层或砂垫层，钢渣混合料（钢渣灰土、钢渣等）的早期强度和整体性高于碎石灰土或二灰碎石。同时，钢渣或钢渣混合料的抗冻性、抗腐蚀性也较好，抗折强度也较高。
　　钢渣在道路工程中可用于回填挤淤、软基上作垫层、钢渣桩加固软土地基等等，从目前已有工程资料看来，钢渣的合理运用都取得了良好的效果。