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      石灰和水泥改良濕陷性黃土路用性能試驗研究

      2021-03-11 08:18:50
      河南建材 2021年2期
      關(guān)鍵詞:改良劑陷性石灰

      王 勇

      甘肅公航旅定臨高速公路管理有限公司(743000)

      0 引言

      濕陷性黃土是一種不良地質(zhì)土,主要分布在我國西北和華北等地區(qū),具有結(jié)構(gòu)疏松、孔隙率大、遇水結(jié)構(gòu)會迅速破壞,在自重或外力作用下產(chǎn)生較大沉降且強(qiáng)度迅速降低等特點[1]。

      目前,為改善濕陷性黃土的不良性質(zhì),學(xué)者們進(jìn)行了一系列試驗研究和理論分析。 杜林強(qiáng)、李春霞等[2-3]對濕陷性黃土的地質(zhì)特性進(jìn)行了分析,并提出濕陷性黃土公路路基處理方法;周建基等[4]研究了石灰對濕陷性黃土性能的影響,發(fā)現(xiàn)隨著石灰摻量增大,濕陷性黃土的壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)呈先減后增趨勢,且石灰摻量為7%時,壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)降到最低。 張小輝等[5]提出靜壓托換樁加固濕陷性黃土地基的方法,發(fā)現(xiàn)該方法可以有效改善地基受力狀況,遏制地基不均勻沉降。

      從研究現(xiàn)狀可以看出,大多數(shù)研究僅使用一種改良劑對濕陷性黃土的性能進(jìn)行改良,沒有深入對比分析不同改良劑的改良效果。因此,文章以石灰、石灰-水泥和水泥作為濕陷性黃土的改良劑,分析不同摻量的三種改良劑對濕陷性黃土性能的影響,為濕陷性黃土的實際工程應(yīng)用提供參考。

      1 原材料

      試驗用水泥采用賽馬牌普通硅酸鹽水泥;石灰產(chǎn)自山東恒旺環(huán)保公司;濕陷性黃土取自定西至臨洮高速公路段,其顆粒組成見表1。 文章共選取12個試驗配合比,其中,石灰改良劑、石灰-水泥(二者質(zhì)量比為1∶1) 改良劑和水泥改良劑的摻量分別為4%、5%、6%和7%。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 擊實試驗

      對5 組不同改良劑摻量、 不同配合比的試樣進(jìn)行擊實試驗。 擊實完畢后,稱取土和試筒的總質(zhì)量,計算濕密度。 取試件中具有代表性的土樣烘干并測定其含水率,計算最大干密度,計算結(jié)果見表2。

      表1 濕陷性黃土顆粒組成(mm)

      表2 不同配比改良土的最大干密度和最優(yōu)含水率

      由表2 可知,隨著改良劑摻量的增加,改良土的最大干密度增大,最優(yōu)含水率也呈增長趨勢。當(dāng)改良劑摻量為7%時, 改良土的最大干密度和最優(yōu)含水率均達(dá)到最大值,分別為1.67 g/cm3和16.0%。

      2.2 膨脹量試驗

      將成型的試樣安置在水槽內(nèi), 安裝百分表并讀取初始讀數(shù)。 向水槽內(nèi)注水,使水浸沒試件頂面30 mm,浸水96 h 再讀取百分表示數(shù)。 膨脹量試驗結(jié)果見表3。

      表3 不同配比改良土的膨脹量試驗結(jié)果

      由表3 可知,即使摻入改良劑,浸水96 h 后,改良土依舊表現(xiàn)出一定的濕陷性,故其膨脹量均為負(fù)值。 隨著改良劑摻量的增大,試件的膨脹量在逐漸減小。 就改良效果而言,水泥改良劑最優(yōu),石灰-水泥改良劑次之,石灰改良劑最差。 當(dāng)改良劑摻量為4%及以上時, 所有試樣的試驗結(jié)果均小于脹縮量限值(0.7%),滿足高速公路和一級公路路基的填筑要求。

      2.3 CBR 試驗

      試驗對4%、5%、6%和7%改良劑摻量的石灰改良土、 石灰-水泥改良土、 水泥改良土進(jìn)行CBR試驗,試驗結(jié)果如圖1 所示。 由圖可知,改良土的CBR 值均隨著改良劑的增加而增大,且水泥改良土的CBR 值增長最快, 石灰-水泥改良土的CBR 值次之,石灰改良土的CBR 值最小。 當(dāng)改良劑摻量超過6%時,改良土的CBR 值增長速度減緩。 因此,在滿足路基路用性能的條件下,改良劑的摻量不宜大于6%。當(dāng)改良劑摻量為4%時,其CBR 值均大于規(guī)范限值(8%),滿足高速公路和一級公路路基的填筑要求。

      圖1 CBR 試驗結(jié)果

      3 結(jié)論

      文章采用石灰和水泥作為改良劑,對不同改良劑摻量的濕陷性黃土分別進(jìn)行擊實試驗、膨脹量試驗和CBR 試驗,并得到如下結(jié)論。

      1)隨著改良劑摻量的增加,改良土的最大干密度和最佳含水量均呈增長趨勢。

      2)膨脹量試驗結(jié)果表明,隨著改良劑摻量的增加,改良土的膨脹量均呈減小趨勢;當(dāng)改良劑摻量為4%及以上時, 改良土的脹縮量均小于規(guī)范限值(0.7%), 滿足高速公路和一級公路路基的填筑要求。 從改良效果評價,水泥改良劑最優(yōu),石灰-水泥改良劑次之,石灰改良劑最差。

      3)隨著改良劑摻量增大,改良土CBR 值呈增長趨勢。 當(dāng)水泥摻量大于6%時,改良土CBR 值增長不明顯。 因此,在滿足路基路用性能的條件下,建議改良劑的摻量不宜大于6%。

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