电石灰改良盐渍土路用性能试验及路基施工研究.pdf
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1、交通世界TRANSPOWORLD收稿日期:2023-04-14作者简介:黄旋(1993),男,从事公路桥梁建设管理工作。电石灰改良盐渍土路用性能试验及路基施工研究黄旋(江西省交通投资集团有限责任公司南昌南管理中心,江西 南昌 330000)摘要:为探索经济实用、切实可行的盐渍土路基改良方案,以某高速公路工程为例,对公路路基土取样后展开电石灰改性试验;在确定最佳电石灰掺量后,对施工过程进行分析。结果表明,在8%的电石灰掺量下,改良盐渍土的回弹模量、承载比、抗冻融性能等均满足高速公路路基填料要求,通过合理的施工方案设计及应用,在就地取材、盐渍土资源化利用的基础上,保证了公路路基填筑施工质量。关键词
2、:电石灰;改良;盐渍土路基中图分类号:U416.1文献标识码:B0 引言盐渍土工程特性不稳定,在温度和水分的影响下土体内的盐类数量和相态会发生改变,进而引发盐渍土道路路面翻浆、溶陷等病害。对于路基材料匮乏的公路工程而言,如何有效改良盐渍土性能,使其作为路基填料资源化利用,是设计人员面临的首要问题。近年来,国内外涌现出多种盐渍土固化改良技术,其中,以石灰改良效果最佳,但石灰改良土造价高,改性过程较为复杂,不利于公路工程造价控制。基于此,本文提出电石灰改良工艺,电石灰是乙炔气体生产过程中所排放的废料,其主要成分与石灰类似,研究电石灰改良盐渍土工艺具有较强的现实意义。1 工程概况某高速公路处于温带干
3、旱气候区,降水少而蒸发大,夏季燥热且冬季干冷。年降水量均值为64.1 mm,年蒸发量均值达3 000 mm以上,地下水碱含量高,无法用于工程施工。结合调绘结果及粗粒土易溶盐土化试验,公路沿线地基土以盐渍土为主,且上部为洪积氯盐、硫酸盐中盐渍土,下部为残积盐渍土硫酸盐、氯盐中盐渍土。2 电石灰改良盐渍土路用性能试验2.1 试验设计经检测,该高速公路 K44+530处盐渍土含盐量为3.8%,液限为39%,塑限为19%,最大干密度为1.841g/cm,为中等盐渍化土。重型击实试验得到的最佳含水量为 18.3%。从公路工程所在地一化工厂采购 CaO、MgO含量分别为59.1%、0.46%且有效氧化钙镁
4、含量为59.48%的电石灰。在工程现场取土后粉碎、拌匀,装入密闭塑料袋内静置 1 d。依次按照 0%、2%、5%、8%、11%、14%的比例掺入电石灰,并按照 90%、93%、94%、96%、100%的压实度及静压法制备试样。按照 公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E512016)及公路土工试验规程(JTG 34302020)相关要求展开回弹模量试验、重型击实试验、承载比试验、液塑限试验、冻融及固结试验1。2.2 试验结果分析2.2.1 液塑限试验结果不同电石灰掺量下改良盐渍土液塑限测试结果见表1。根据结果,工程区盐渍土经过电石灰改良后塑性变化较大,且随着电石灰掺量的增大,塑限也增大
5、;液限则基本稳定;塑性指数缓慢减小。造成这种情况的原因在于电石灰掺入并水化后生成可溶于水的Ca(OH)2,土体颗粒周围随即形成富含Ca2+离子的碱性环境,Ca2+离子也与土体中的Na+、K+等离子发生交换反应2,双电层厚度及与黏土颗粒间的距离均相应减小,土体颗粒也随之凝聚,原土体塑性降低,亲水性减弱,工程属性得以改善。表1 液塑限试验结果电石灰掺量(%)液限(%)塑限(%)塑性指数039.619.819.8239.720.018.1538.422.116.8839.723.016.11138.424.514.91439.725.118.481总662期2023年第32期(11月 中)2.2.2
6、 最大干密度及最佳含水率电石灰不同掺量下试样最大干密度及最佳含水率测试结果见表2。由表2可知,随着电石灰掺量的增大,改良盐渍土最大干容重持续减小,最佳含水量持续增大。分析原因可知,电石灰自身有一定密度,掺进土料后会占据一定空间,进而形成高强度空间结构,使改良土干密度减小3。此外,电石灰中的Ca(OH)2与水发生各种反应,使试样最佳含水率持续增大。表2 最大干密度及最佳含水率试验结果电石灰掺量(%)最大干密度/(g/cm)最佳含水率(%)01.84118.321.82018.951.80019.281.78121.6111.76022.7141.75123.22.2.3 承载比根据试验结果,未改
7、良盐渍土承载比仅为 2.8%,无法满足路基填料要求。随着电石灰掺量的增大,改良盐渍土承载比快速增大,当电石灰掺量为2%、5%、8%、11%、14%时,承载比分别增大至7.4%、12.8%、17.5%、20.0%、21.4%。可见,随着电石灰掺量的持续增大,承载比增速在掺量为8%10%时开始衰减。通过进一步分析压实度对改良盐渍土承载比的影响可以看出,随着压实度的提高,改良盐渍土承载比也持续增大。当电石灰掺量为8%时,改良盐渍土承载比便可满足路基填料性能要求。2.2.4 回弹模量当电石灰掺量分别为 0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%时,盐渍土回弹模量依次为 81.4MPa、86.
8、2 MPa、90.1 MPa、95.0 MPa、100.0 MPa、102.4 MPa、103.7 MPa、106.4 MPa。根据对不同电石灰掺量下压实度对改良盐渍土回弹模量的影响程度的分析可知,在相同电石灰掺量下,改良盐渍土回弹模量随压实度的增大而增大;当电石灰掺量为8%且压实度在90%以上时,改良土回弹模量均在40 MPa以上,完全满足路基填料性能要求。2.2.5 土体变形通过静压法制备不同压实度、不同电石灰掺量的改良试样,标准条件下养护至设计龄期后通过固结仪展开快速固结试验。不考虑 0%和 14%两个极端掺加比,试验结果见图1。由图1可知,随着电石灰掺量的增大,相同荷载作用下的改良土变
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