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水泥改良低液限粉性土作为路基填料的可行性研究
作者:佚名 来源:建设工程教育网 点击量: 发布时间:2015-1-18 20:19:53

  1、概述

  路基做为公路的重要组成部分,它是路面的支撑体,承受由路面传递来的荷载,直接影响着路面的使用性能,要保证公路的整体性能,路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。

  粉土的塑性指数小,干时虽稍有粘结性,但易被压碎、扬尘大,不易成型,施工碾压易产生叠瓦状推移和分层现象,浸水时很快被湿透,形成流体状态,耐冲蚀能力差。不同地区的粉土存在显著差异,即使同一地区不同位置的粉土性质也会有很大差异。粉土毛细水上升高度大,在季节性冰冻地区容易使路基产生水分累积,造成严重的冻胀翻浆现象,而且用粉土填筑的路基边坡易被冲刷破坏,因此高速公路建设中粉土是一种较差的筑路材料。

  综上所述,在粉土地区的高速公路建设中,从粉土的基本特性出发,研究其力学性能和路用性能,可以指导工程建设,解决实际问题,具有重要的理论意义和实际价值。

  2、低液限粉性土水泥改良方案

  水泥稳定土是指粉碎的土、水泥和水的混合物,经压实产生的一种改性材料。水泥稳定属于外掺材料稳定类型。水泥土由于它的强度、良好的变形特征、抗水、耐热和抗冻效应等,可适用于道路路面、道路和建筑物基础等。

  基于粉土的特性和固化材料的作用效应,因此考虑单纯掺加水泥来改良粉土,从2%开始,逐步增加水泥用量,直到5%,首先通过击实试验确定水泥土的最大干密度和最佳含水量,依据此试验数据制备水泥土试件,测定水泥土的无侧限抗压强度及弹性模量,同时进行水泥土的CBR试验,通过这些试验结果来确定水泥土的经济用量,既保证达到作为路基填料的工程性质使用要求,同时尽量降低水泥用量,以降低工程成本。

  3、水泥改良粉性土的试验研究

  试验根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)的有关规定进行。首先,通过击实试验得出不同水泥掺量下(2%、3%、4%、5%)粉土的最佳含水量和最大干密度,然后进行无侧限抗压强度、回弹模量、承载比等试验。压实度为95%,水泥采用普通硅酸盐32.5水泥。

  通过试验过程中的散点图可以看出,此种土在含水量15%~17%间最大干密度急剧下降,说明这种土掺加水泥后,在水泥未发生反应前,仍表现出对水的敏感性,当含水量超过15%后,在击实过程中明显看到水的渗出,垫块上滤纸完全浸湿,当含水量超过16%,击实过程中可以明显看到土类似弹簧土,很难击实,这也说明当含水量超过16%后,土颗粒之间的水分承担了很大一部分力,由于水分填充了土间的空隙,使土很难压实,土的密实度明显下降,最大干密度随之急剧下降。

  其次,进行水泥改良粉性土无侧限抗压强度试验。从试验数据可以看出,无侧限抗压强度随水泥的掺配量增加而增加;七天龄期强度,从2%到5%基本呈线性关系,从28天龄期分析,掺加2%到3%其强度增长的幅度是最大的,掺加3%水泥后,粉性土的28天抗压强度已经接近0.5MPa.

  第三,做水泥改良粉性土回弹模量试验,以回弹模量表征土基的承载能力。通过试验数据可以看出粉土掺入不同剂量的水泥后,其抗压回弹模量明显增大,7天龄期,回弹模量随水泥剂量的增加而增大,从2%到4%,增加平缓,从4%到5%后,回弹模量增加较大;从7天龄期到90天龄期对比来看,从7天到28天之间,是回弹模量增加量最大的时间段,这与水泥强度与其龄期的关系是一致的,从28天龄期到60天龄期还有一个增长,到60天龄期到90天龄期,回弹模量增长幅度已经很小,因为在28天后水泥的强度大部分已经形成,28天到60天后期强度略有增长,60天之后强度增长非常缓慢,所以回弹模量也有同样对应关系。

  第四,做水泥土的承载比(CBR)试验,试验结果分析:粉性土在不加任何改良剂的情。

  况下,不符合高速公路上路床和下路床对填料最小强度CBR的要求,同时路基设计规定粉质土不宜直接填筑于路床。当加入不同剂量的水泥时,其CBR值迅速增加,随着水泥剂量的增加,呈近线性增加,加入2%的水泥就可以达到填筑路基的要求。路基设计规范规定,高速公路和一级公路路基填料,上路床要求CBR达到8%以上,试验表明粉土中只要加入2%的水泥就可以满足要求。

  4、结语

  试验证明:通过水泥改良粉性土的试验得出以下结论:

  (1)水泥可以作为稳定改良粉质土的一种有效方法。

  (2)加入水泥后使粉性土的抗压弹性模量明显增加小。

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