利用工业固废制备的道路基层混料及掺量计算与制备方法
阅读说明：本技术 利用工业固废制备的道路基层混料及掺量计算与制备方法 (Road base layer mixed material prepared by utilizing industrial solid waste and mixing amount calculation and preparation method ) 是由 李宏波 王生宝 段军库 童稶斐 延常玉 严鹏飞 于 2020-07-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用工业固废制备的道路基层混料及其制备方法,混合料包括以下重量份组分：水泥2～3份,粉煤灰5～10份,炉渣10～20份,煤矸石60～75份,激发剂2～3份。煤矸石、粉煤灰和炉渣的主要成分是SiO_2和Al_2O_3以及少量的碱性氧化物,它们能与水泥水化反应产生的Ca(OH)_2发生反应,生成化学性质稳定的C-A-H和C-S-H胶凝物质,使得混合料具有较高的强度。本发明利用工业固废按照一定的比例进行掺和以代替传统的水泥/二灰稳定碎石作为道路基层混合料,不仅直接消耗了大量的工业废料,减小了废料大量堆积占用土地、污染环境等不利因素,还减少了天然砂石的消耗,实现了变废为宝、可持续发展的目的。(The invention discloses a road base layer mixed material prepared by utilizing industrial solid wastes and a preparation method thereof, wherein the mixed material comprises the following components in parts by weight: 2-3 parts of cement, 5-10 parts of fly ash, 10-20 parts of furnace slag, 60-75 parts of coal gangue and 2-3 parts of excitant. The main component of the coal gangue, the fly ash and the furnace slag is SiO 2 And Al 2 O 3 And small amounts of basic oxides which react with Ca (OH) produced by the hydration of cement 2 The reaction is carried out to generate C-A-H and C-S-H gelled substances with stable chemical properties, so that the mixed material has higher strength. The invention utilizes industrial solid wastes to be blended according to a certain proportion to replace the traditional cement/lime stabilized macadam as the road base layer mixture, not only directly consumes a large amount of industrial wastes, reduces the adverse factors of land occupation, environmental pollution and the like caused by the large accumulation of the wastes, but also reduces the consumption of natural gravels, and realizes the purposes of changing wastes into valuables and sustainable development.)
技术领域
本发明涉及交通土建工程技术领域，具体地涉及一种利用工业固废制备的道路基层混料及其制备方法。
背景技术
道路路面结构层材料和路基基础处理是道路建设中至关重要的一环节，路基的好与坏关系到后期道路的使用安全和服役年限，因此需要保证基础质量。道路基层材料通常为二灰煤矸石混合料，砂土石方是任何建筑及公共建筑兴建过程中必须消耗的原料，近二十年来随着我国各项建筑的蓬勃发展，因此对于土石原料的需求殷切，全国百分之九十五以上的砂石来自河流山川，但是随着不断挖掘，砂石资源已逐渐枯竭。寻找可替代材料来减少砂石的消耗成为当务之急。
煤炭是我国火力发电的主要能源之一，长期以来一直占据我国电源结构的核心地位。煤矸石作为煤矿生产的附属产品，据中国煤炭工业协会的报告显示，堆积形成的煤矸石山，占压土地，引发严重的土壤污染，威胁植被生长。同时，在自燃风化过程中释放大量有害烟尘和有毒气体，污染大气、水体以及自然景观，严重危害人们的生产、生活、身心健康和居住环境等。甚至还会引发一系列的社会问题，造成难以估量的经济损失。因此对煤矸石进行开发和利用在节约材料成本和环境保护方面具有长远意义；同时随着我国基础工程建设的不断发展，将煤矸石作为建筑工程材料的开发和利用也有着广阔的前景。
此外，火力发电在生产活动中会产生大量的粉煤灰和炉渣。随着电力和冶金工业的发展，粉煤灰和炉渣的产量还在逐年增加，但高附加值利用率一直较低。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入河流会造成河流淤塞。同时，粉煤灰的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。巨量堆放的粉煤灰和炉渣不仅占用大片土地、污染环境，而且造成资源浪费，影响附近植物的生长。
因此，充分了解煤矸石、粉煤灰和炉渣的使用价值，将其应用到道路基础建设中，实现资源和土地的有效利用已成为一种趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种利用工业固废制备的道路基层混料及其制备方法，本发明将炉渣、粉煤灰、煤矸石和水泥按照一定的比例进行掺和，制备道路基层的填筑材料，以达到变废为宝，绿色发展的目的，为减少工业固体废料对环境的不利影响。
本发明公开了一种利用工业固废制备的道路基层混料，包括以下重量份组分：水泥2～3份，粉煤灰5～10份，炉渣10～20份，煤矸石60～75份，激发剂2～3份。
优选的，质量比(水泥+激发剂)：(粉煤灰+炉渣)＝1：(2～6)。
优选的，包括以下重量份组分：水泥2.5份，粉煤灰8份，炉渣15份，煤矸石70份，激发剂2.5份。
优选的，所述煤矸石由以下重量份组成：粒径在19～31.5mm之间的煤矸石12～26份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石18～25份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石14～27份。
优选的，所述炉渣和粉煤灰中SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％，所述炉渣粒径≤4.75mm。
优选的，所述激发剂由Na2SO4和NaOH组成，质量比Na2SO4：NaOH＝7：2。
本发明还公开了一种利用工业固废制备道路基层混合料的掺量计算方法，包括以下步骤：
(1)通过在各掺料组分间调整其掺量，建立掺料比例及掺料主要力学指标对无侧限抗压强度的影响公式P＝f(C,S,F,L,G)，其中C为水泥的含量；S为碎石压碎值指标；F为粉煤灰含量；L为炉渣含量；G为煤矸石含量，通过试验和分析，得到影响强度的重要性排序依次为水泥、煤矸石压碎值指标、粉煤灰、炉渣、煤矸石含量，C，S，F，L，G均为变量，当研究其中的一个变量时，其他变量为定值，通过试验和公式拟合得到公式(1)～(5)：
f(C)＝ea(1)，其中a的取值与水泥的掺量有关，回归系数a通过水泥掺量与7d无侧限抗压强度的拟合公式得到；
f(S)＝bx+c(2)，其中b、c的值通过碎石的压碎值与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中x为碎石的压碎值指标，计算得到x的取值范围为20～30；
f(F)＝dy2+gy+h(3)，其中d、g、h的值通过粉煤灰掺量与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中y为粉煤灰的重量份掺量，计算得到y的取值范围为5～10；
f(L)＝iz2+jz+k(4)，其中i、j、k的值通过炉渣掺量与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中z为炉渣的重量份掺量，计算得到z的取值范围为10～20；
f(G)＝lu2+mu+n(5)，其中l、m、n的值通过碎石掺量与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中u为煤矸石的重量份掺量，计算得到u的取值范围为60～75；
通过上述公式(1)～(5)即可得到该制备方法下的：
P＝f(C,S,F,L,G)＝K1(ea)+K2(bx+c)+K3(dy2+gy+h)+K4(iz2+jz+k)+K5(lu2+mu+n)(6)，其中K1至K5分别为其权重系数。
本发明还公开了一种利用工业固废制备道路基层混合料的方法，包括以下步骤：
(1)对炉渣和粉煤灰进行XRD和XRF检测，测定其各成分含量及烧失量，选择SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％的炉渣和粉煤灰作为掺合料；
(2)首先对煤矸石的成分进行检测，要求蒙脱石和伊利石的含量不得大于20％，烧失量小于10％，并且煤矸石已崩解稳定；然后对煤矸石进行级配确定，要求煤矸石粒径小于31.5mm，其中，粒径在19～31.5mm之间的煤矸石12～26份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石18～25份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石14～27份；
(3)对炉渣进行筛分，选择粒径≤4.75mm的炉渣；
(4)将激发剂充分与水混合得到激发剂水溶液；
(5)对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石搅拌30s，然后再加入水泥、粉煤灰、炉渣搅拌30s得到混合干料，继续搅拌混合干料，同时向其中缓慢、均匀分散的加入激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再继续搅拌90s，得到利用工业固废制备的道路基层混料。
优选的，所述步骤(4)中的激发剂通过以下步骤制备：按照质量比Na2SO4：NaOH＝7：2称取激发剂原料，将NaOH放于容器中，加入20～40℃的蒸馏水，充分搅拌均匀后，密闭并恢复至常温，再加入Na2SO4，搅拌均匀即得，激发剂中NaOH的质量浓度为100～150g/L。
优选的，所述步骤(4)中水的温度及步骤(5)中激发剂水溶液的温度控制在20～40℃，步骤(4)中加入水的量按照每千克混合干料中加入100～110g水计量。
本发明中，对两种工业废料炉渣和粉煤灰的物理、化学性能分别进行检测及评价，发现粉煤灰细度模数较炉渣大、吸水率较大；炉渣外观粗糙、几何形状不规则、有棱角、多孔、呈灰黑色。煤矸石、粉煤灰和炉渣的主要成分是SiO2和Al2O3以及少量的碱性氧化物，它们能与水泥水化反应产生的Ca(OH)2发生反应，生成化学性质稳定的C-A-H和C-S-H胶凝物质，使得混合料具有较高的强度。
本发明利用工业固废按照一定的比例进行掺和以代替传统的水泥/二灰稳定碎石作为道路基层混合料，根据适用的道路等级和交通条件，得到原料应当满足的硅铝含量及烧失量等指标，并且得到煤矸石级配要求及各掺料的配比，在保证各项性能指标符合要求的前提下，提高粉煤灰和炉渣的利用率，降低水泥用量，使其经济效益最大化，并且使得各项性能指标达到最优化。不仅直接消耗了大量的工业废料，减小了废料大量堆积占用土地、污染环境等不利因素，还减少了天然砂石的消耗，实现了变废为宝、可持续发展的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：
一、利用工业固废制备道路基层混合料的掺量计算方法
利用工业固废制备道路基层混合料的掺量计算方法，包括以下步骤：
(1)通过在各掺料组分间调整其掺量，建立掺料比例及掺料主要力学指标对无侧限抗压强度的影响公式P＝f(C,S,F,L,G)，其中C为水泥的含量；S为碎石压碎值指标；F为粉煤灰含量；L为炉渣含量；G为煤矸石含量，通过试验和分析，得到影响强度的重要性排序依次为水泥、煤矸石压碎值指标、粉煤灰、炉渣、煤矸石含量，C，S，F，L，G均为变量，当研究其中的一个变量时，其他变量为定值，通过试验和公式拟合得到公式(1)～(5)：
f(C)＝ea(1)，其中a的取值与水泥的掺量有关，回归系数a通过水泥掺量与7d无侧限抗压强度的拟合公式得到；
f(S)＝bx+c(2)，其中b、c的值通过碎石的压碎值与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中x为碎石的压碎值指标，计算得到x的取值范围为20～30；
f(F)＝dy2+gy+h(3)，其中d、g、h的值通过粉煤灰掺量与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中y为粉煤灰的重量份掺量，计算得到y的取值范围为5～10；
f(L)＝iz2+jz+k(4)，其中i、j、k的值通过炉渣掺量与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中z为炉渣的重量份掺量，计算得到z的取值范围为10～20；
f(G)＝lu2+mu+n(5)，其中l、m、n的值通过碎石掺量与其7d无侧限抗压强度的拟合公式得到，其中u为煤矸石的重量份掺量，计算得到u的取值范围为60～75；
通过上述公式(1)～(5)即可得到该制备方法下的：
P＝f(C,S,F,L,G)＝K1(ea)+K2(bx+c)+K3(dy2+gy+h)+K4(iz2+jz+k)+K5(lu2+mu+n)(6)，其中K1至K5分别为其权重系数；
该公式的意义在于可通过公式(6)方便准确地计算出不同水泥、粉煤灰、炉渣和煤矸石掺量和不同压碎值的7d无侧限抗压强度，旨在较快的得到最优配比，为实际施工提供理论支持和工程指导，得到满足各项要求的最优配比，尽可能提高粉煤灰和炉渣的利用率，降低水泥用量，使其经济效益最大化。
通过该公式，可以得到在以上工业固废掺量条件下，最优的水泥掺量。
二、利用工业固废制备的道路基层混料及其制备方法
实施例1：
本实施例的利用工业固废制备的道路基层混料，包括以下重量份组分：水泥2份，粉煤灰10份，炉渣10份，煤矸石75份，激发剂2份，其中：
所述煤矸石由以下重量份组成：粒径在19～31.5mm之间的煤矸石12份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石25份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石14份。
所述炉渣和粉煤灰中SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％。
所述炉渣粒径≤4.75mm。
所述激发剂由Na2SO4和NaOH组成，质量比Na2SO4：NaOH＝7：2。
本实施例的利用工业固废制备道路基层混合料的方法，包括以下步骤：
(1)对炉渣和粉煤灰进行XRD和XRF检测，测定其各成分含量及烧失量，选择SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％的炉渣和粉煤灰作为掺合料；
(2)首先对煤矸石的成分进行检测，要求蒙脱石和伊利石的含量不得大于20％，烧失量小于10％，并且煤矸石已崩解稳定；然后对煤矸石进行级配确定，要求煤矸石粒径小于31.5mm，其中，粒径在19～31.5mm之间的煤矸石12份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石25份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石14份；
(3)对炉渣进行筛分，选择粒径≤4.75mm的炉渣；
(4)按照质量比Na2SO4：NaOH＝7：2称取激发剂原料，将NaOH放于容器中，加入20℃的蒸馏水，使得NaOH的质量浓度为100g/L，充分搅拌均匀后，密闭并恢复至常温，再加入Na2SO4，搅拌均匀即得激发剂；将激发剂充分与温度为20℃的水混合得到激发剂水溶液，加入水的量按照每千克混合干料中加入100g水计量；
(5)对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石搅拌30s，然后再加入水泥、粉煤灰、炉渣搅拌30s得到混合干料，继续搅拌混合干料，同时向其中缓慢、均匀分散的加入温度为20℃的激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再继续搅拌90s，得到利用工业固废制备的道路基层混料。
实施例2：
本实施例的利用工业固废制备的道路基层混料，包括以下重量份组分：水泥2.3份，粉煤灰8份，炉渣13份，煤矸石70份，激发剂2.3份，其中：
所述煤矸石由以下重量份组成：粒径在19～31.5mm之间的煤矸石23份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石21份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石24份。
所述炉渣和粉煤灰中SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％。
所述炉渣粒径≤4.75mm。
所述激发剂由Na2SO4和NaOH组成，质量比Na2SO4：NaOH＝7：2。
本实施例的利用工业固废制备道路基层混合料的方法，包括以下步骤：
(1)对炉渣和粉煤灰进行XRD和XRF检测，测定其各成分含量及烧失量，选择SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％的炉渣和粉煤灰作为掺合料；
(2)对煤矸石进行级配，煤矸石粒径小于31.5mm，其中，粒径在19～31.5mm之间的煤矸石23份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石21份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石24份；
(3)对炉渣进行筛分，选择粒径≤4.75mm的炉渣；
(4)按照质量比Na2SO4：NaOH＝7：2称取激发剂原料，将NaOH放于容器中，加入40℃的蒸馏水，使得NaOH的质量浓度为115g/L，充分搅拌均匀后，密闭并恢复至常温，再加入Na2SO4，搅拌均匀即得激发剂；将激发剂充分与温度为40℃的水混合得到激发剂水溶液，加入水的量按照每千克混合干料中加入103g水计量；
(5)对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石搅拌30s，然后再加入水泥、粉煤灰、炉渣搅拌30s得到混合干料，继续搅拌混合干料，同时向其中缓慢、均匀分散的加入温度为40℃的激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再继续搅拌90s，得到利用工业固废制备的道路基层混料。
实施例3：
本实施例的利用工业固废制备的道路基层混料，包括以下重量份组分：水泥2.5份，粉煤灰8份，炉渣15份，煤矸石70份，激发剂2.5份，其中：
所述煤矸石由以下重量份组成：粒径在19～31.5mm之间的煤矸石20份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石20份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石20份。
所述炉渣和粉煤灰中SiO2和Al2O3总质量分数＞75％、烧失量≤8％。
所述炉渣粒径≤4.75mm。
所述激发剂由Na2SO4和NaOH组成，质量比Na2SO4：NaOH＝7：2。
本实施例的利用工业固废制备道路基层混合料的方法，包括以下步骤：
(1)对炉渣和粉煤灰进行XRD和XRF检测，测定其各成分含量及烧失量，选择SiO2和Al2O3总质量分数＞75％、烧失量≤8％的炉渣和粉煤灰作为掺合料；
(2)首先对煤矸石的成分进行检测，要求蒙脱石和伊利石的含量不得大于20％，烧失量小于10％，并且煤矸石已崩解稳定；然后对煤矸石进行级配确定，要求煤矸石粒径小于31.5mm，其中，粒径在19～31.5mm之间的煤矸石20份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石20份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石20份；
(3)对炉渣进行筛分，选择粒径≤4.75mm的炉渣；
(4)按照质量比Na2SO4：NaOH＝7：2称取激发剂原料，将NaOH放于容器中，加入30℃的蒸馏水，使得NaOH的质量浓度为125g/L，充分搅拌均匀后，密闭并恢复至常温，再加入Na2SO4，搅拌均匀即得激发剂；将激发剂充分与温度为30℃的水混合得到激发剂水溶液，加入水的量按照每千克混合干料中加入105g水计量；
(5)对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石搅拌30s，然后再加入水泥、粉煤灰、炉渣搅拌30s得到混合干料，继续搅拌混合干料，同时向其中缓慢、均匀分散的加入温度为30℃的激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再继续搅拌90s，得到利用工业固废制备的道路基层混料。
实施例4：
本实施例的利用工业固废制备的道路基层混料，包括以下重量份组分：水泥2.8份，粉煤灰6份，炉渣17份，煤矸石65份，激发剂2.7份，其中：
所述煤矸石由以下重量份组成：粒径在19～31.5mm之间的煤矸石17份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石23份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石18份。
所述炉渣和粉煤灰中SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％。
所述炉渣粒径≤4.75mm。
所述激发剂由Na2SO4和NaOH组成，质量比Na2SO4：NaOH＝7：2。
本实施例的利用工业固废制备道路基层混合料的方法，包括以下步骤：
(1)对炉渣和粉煤灰进行XRD和XRF检测，测定其各成分含量及烧失量，选择SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％的炉渣和粉煤灰作为掺合料；
(2)首先对煤矸石的成分进行检测，要求蒙脱石和伊利石的含量不得大于20％，烧失量小于10％，并且煤矸石已崩解稳定；然后对煤矸石进行级配确定，要求煤矸石粒径小于31.5mm，其中，粒径在19～31.5mm之间的煤矸石17份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石23份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石18份；
(3)对炉渣进行筛分，选择粒径≤4.75mm的炉渣；
(4)按照质量比Na2SO4：NaOH＝7：2称取激发剂原料，将NaOH放于容器中，加入25℃的蒸馏水，使得NaOH的质量浓度为135g/L，充分搅拌均匀后，密闭并恢复至常温，再加入Na2SO4，搅拌均匀即得激发剂；将激发剂充分与温度为25℃的水混合得到激发剂水溶液，加入水的量按照每千克混合干料中加入108g水计量；
(5)对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石搅拌30s，然后再加入水泥、粉煤灰、炉渣搅拌30s得到混合干料，继续搅拌混合干料，同时向其中缓慢、均匀分散的加入温度为25℃的激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再继续搅拌90s，得到利用工业固废制备的道路基层混料。
实施例5：
本实施例的利用工业固废制备的道路基层混料，包括以下重量份组分：水泥3份，粉煤灰5份，炉渣20份，煤矸石60份，激发剂3份，其中：
所述煤矸石由以下重量份组成：粒径在19～31.5mm之间的煤矸石26份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石18份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石27份。
所述炉渣和粉煤灰中SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％。
所述炉渣粒径≤4.75mm。
所述激发剂由Na2SO4和NaOH组成，质量比Na2SO4：NaOH＝7：2。
本实施例的利用工业固废制备道路基层混合料的方法，包括以下步骤：
(1)对炉渣和粉煤灰进行XRD和XRF检测，测定其各成分含量及烧失量，选择SiO2和Al2O3总质量分数＞70％、烧失量≤10％的炉渣和粉煤灰作为掺合料；
(2)首先对煤矸石的成分进行检测，要求蒙脱石和伊利石的含量不得大于20％，烧失量小于10％，并且煤矸石已崩解稳定；然后对煤矸石进行级配确定，要求煤矸石粒径小于31.5mm，其中，粒径在19～31.5mm之间的煤矸石26份，粒径在9.5～19mm之间的煤矸石18份，粒径在4.75～9.5mm之间的煤矸石27份；
(3)对炉渣进行筛分，选择粒径≤4.75mm的炉渣；
(4)按照质量比Na2SO4：NaOH＝7：2称取激发剂原料，将NaOH放于容器中，加入35℃的蒸馏水，使得NaOH的质量浓度为150g/L，充分搅拌均匀后，密闭并恢复至常温，再加入Na2SO4，搅拌均匀即得激发剂；将激发剂充分与温度为35℃的水混合得到激发剂水溶液，加入水的量按照每千克混合干料中加入110g水计量；
(5)对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石搅拌30s，然后再加入水泥、粉煤灰、炉渣搅拌30s得到混合干料，继续搅拌混合干料，同时向其中缓慢、均匀分散的加入温度为35℃的激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再继续搅拌90s，得到利用工业固废制备的道路基层混料。
三、试件制备
利用本发明的道路基层混合料制作径高比为1：1的试件。制备方法为：①将激发剂充分与混合料所需水量进行混合得到激发剂溶液，水及激发剂溶液的温度在20～40℃范围内；②对搅拌机进行湿润，加入级配煤矸石，搅拌30s；再加入水泥、粉煤灰和炉渣，搅拌30s得到混合干料；③继续搅拌混合干料，同时缓慢、均匀分散的加激发剂水溶液，激发剂水溶液加入完毕后，再搅拌90s；⑥通过静压法在1h内完成制件，并将成型后的试件用塑料袋包裹并在20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护箱中进行养护。
四、性能表征
本发明中，在保证各项性能指标符合要求的前提下，提高粉煤灰和炉渣的利用率，降低水泥用量，使其经济效益最大化，并且使得各项性能指标达到最优化的最优配比。试件的各项性能指标如下：
1、抗压性能表征：将标准养生试件的最后一天浸水，然后测定其7d无侧限抗压强度、7d劈裂强度和28d无侧限抗压强度、28d劈裂强度，评价其抗压能力。试验结果表明，水泥掺量为4％的试件7d无侧限抗压强度95％保证率代表值为4.1MPa，完全满足高速公路和一级公路重交通的标准。
此外，同水泥掺量下的7d无侧限抗压强度比传统水泥粉煤灰稳定碎石高20～30％，同水泥掺量下的28d无侧限抗压强度比传统水泥粉煤灰稳定碎石高30～40％，说明该制备方法下的混合料的后期强度增长比传统的水泥粉煤灰稳定碎石的要大；同水泥掺量下的劈裂强度比传统水泥粉煤灰稳定碎石大10～15％，说明该制备方法下的混合料的抗拉能力优于传统的水泥粉煤灰稳定碎石。
2、抗冻性能表征：制备径高比为1：1的标准试件，然后进行标准养护28d，进行冻融循环试验，分别测其1～20次冻融循环下的强度损失，并建立冻融循环下的强度折减公式y＝alogbx(x为冻融次数，y为冻融循环中的无侧限抗压强度，a为冻融衰减系数，b为底数)，评价其抗冻性能。通过试验得到了该配比及制备方法下5％水泥掺量的混合料，经过15次冻融循环试验得到其无侧限抗压强度为3.9MPa，优于7％水泥掺量的传统水泥稳定碎石的抗冻性能。
传统水泥稳定碎石28d的无侧限抗压相比于7d的强度增长率为20～30％，而按照该配比及制备方法的制备的试件28d强度增长率为60～75％。原因是：随着反应时间的增长，粉煤灰、炉渣和硅灰中的SiO2和Al2O3有足够的时间与水泥水化反应生成的Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝物质，大大提高了混合料的抗压强度。
3、制备标准大梁试件并进行标准养护，测其7d、14d、28d、56d、91d、180d的收缩，建立公式：式中：αd—干缩系数；ω—失水率(％)；ε—干缩应变(％)，根据公式计算其收缩系数，评价其收缩性能。通过试验得到了该制备方法下的试件收缩比传统的水泥稳定碎石小10～20％。
根据上述试验，本发明提高了粉煤灰和炉渣的利用率，降低了水泥和天然砂石的用量，具有较好的经济效益和社会效益。
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