公路沥青路面固化土基层施工技术分析.pdf
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1、总661期2023年第31期(11月 上)1 工程概况某公路工程全长18.8 km,属于村路,交通量较小,10 t以上车辆占比不足15%,在设计使用年限内累计当量轴次小于10万次,设计弯沉为105(0.01 mm)。公路路面基层采用固化土基层材料,厚为15 cm,在基层上进行沥青双层表面处理。2 公路沥青路面固化土基层施工技术2.1 土壤固化剂2.1.1 土壤固化剂分类1)无机类固化剂。此类固化剂为粉末状,采用工业废料作为固化剂配置的主固剂,掺入其他激发剂进行配置。适用于土壤固化剂的工业废料包括粉煤灰、石灰、矿渣、沸石以及水泥等,激发剂为硫酸盐类、酸类、无机盐以及有机材料,其中有机材料以表面活
2、性剂为常用材料。在固化土路基施工中,无机类土壤固化剂是使用最为广泛的固化剂1。2)有机类固化剂。此类固化剂为液体状,目前常用固化剂包括改性水玻璃类、磺化油、高分子材料类和环氧树脂固化剂。3)生物酶类固化剂。此类固化剂属于蛋白质多酶基产物,通过有机物发酵获取,促使有机物在酶的催化作用下增加土颗粒的凝聚力。固化剂多为棕色液体,液体带有发酵味,固化剂无毒,不会发生燃烧。2.1.2 土壤固化剂强度形成机理1)水处理。在土壤固化过程中,含水量对固化效果影响较大。土壤中含有较高水分,水分以结构水和游离水形式为主,影响土壤固化效果的水分形式为游离水和物理吸附作用形成的水分2。土壤中的水会溶解盐类和带正电的活
3、性成分,产生带负电的氢氧根离子,聚集在土壤颗粒表面,促使土壤颗粒成为带负电的胶粒,胶粒与土壤周围的阳离子型双电层结构,将土壤转变为稳定性较差的溶胶体。在溶胶体内,胶粒依靠分子力维系,导致溶胶体强度较差。当土壤处于富水状态时,土壤会产生松散的絮凝结构,为达到良好的固化效果,需先排出土壤内的水分,避免发生双电层和溶胶现象。在处理土壤中的水分时,共有两种方式。一种是将游离水转化为结晶水,消除影响土壤固化效果的游离水。结晶水合物具备胶凝性,对土壤中的毛细管道产生堵塞作用,避免外部入侵的水分破坏固化土结构。无机类和有机类固化剂都能够将游离水转化为结晶水,但是在水处理过程中,会残余部分游离水,影响胶凝物对
4、土壤的胶结效果3。另一种是破坏土颗粒的亲水性,削弱土颗粒对水分的吸附力,再配合碾压、引流等方式去除水分。生物酶类固化剂主要通过增强土体颗粒的凝聚力以达到提高土壤表层憎水性的目的,促使水分顺利排出。2)土壤颗粒胶结。土颗粒结构为饱和结构,颗粒难以形成整体。根据相关研究表明,结构黏结力是影响土壤力学性质的关键因素。在提高固化土强度时,需通过固化剂增强颗粒结构黏结力。从黏结效率方面分析,液体固化剂的土壤颗粒胶结效果优于固体固化剂,且固化剂成本较低,在胶结过程中,将土颗粒嵌入已形成的胶结结构中,促使土颗粒形成凝胶状。采用无机类固化剂和有机类固化剂能够显著提高固化土的无线侧压强度。此外,激发土颗粒的活性
5、也是增强土颗粒胶结效果的有效方式,该方式利用固化剂促使颗粒发生化学反应,利用化学链连接起来。2.1.3 固化方法1)水泥稳定土。在细粒土中掺入一定量的水泥,收稿日期:2023-03-22作者简介:田晓鹤(1989),女,工程师,从事高速公路管理与养护工作。公路沥青路面固化土基层施工技术分析田晓鹤(河北高速公路集团有限公司大广分公司,河北 衡水 053000)摘要:为达到采用土壤固化剂对土料物理力学性能进行改良,形成满足技术规范要求的固化土基层材料的目的。以某公路工程为例,分析沥青路面固化土基层施工技术的应用。研究结果表明,在公路基层施工中采用固化土作为填料,施工前通过室内试验分析固化土基层材料
6、路用性能,并在施工中实施清理现场、施工放样、挖路床、路床碾压、摊铺结构土、摊铺固化剂、拌和、闷料、整形、碾压和养生施工技术,能够保证固化土基层路基弯沉值、回弹模量和结构稳定性达到路基施工技术规范要求。关键词:公路沥青路面;固化土;基层施工中图分类号:U416.1文献标识码:B76交通世界TRANSPOWORLD促使水泥与细粒土中的水分发生水化反应,分解出氢氧化钙水化物,形成骨架结构,增强土体强度4。具体作用机理如下:水泥在细粒土中发生离子交换,促使土颗粒聚集成较大土团,生成吸附活性极强的氢氧化钙,填补土团空隙,增强土体结构稳定性;在水泥发生水化热的过程中,会产生大量钙离子,钙离子在碱性环境下与
7、土壤中氧化硅、氧化铝发生反应,生成晶体矿物;水泥水化物中的氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳反应后形成碳酸钙,可增加土壤的固结效果。2)石灰稳定土。在土壤中掺入石灰会发生一系列物理化学反应,改变土地性能。石灰以氢氧化钙为主要成分,掺入土体后发生离子交换反应,形成钙土、钾土以及含水的硅酸钙、铝酸钙,促使土颗粒结团,降低土体塑性,形成石灰土早期强度。当氢氧化钙与二氧化碳发生反应后,会形成后期强度,增强固化土的水稳定性5。3)石灰粉煤灰稳定土。粉煤灰中的二氧化硅、氧化铁和氧化铝占比较高,土体中水分供水泥发生水化热反应,交换土体中的离子,增强团聚结构的联结强度。在石灰粉煤灰稳定土形成早期强度阶段,会经过火山
8、灰反应、石灰解离、结晶作用和碳酸化反应,逐步提高土体的稳定性和强度。4)水玻璃稳定土。此类固化土的成分较为复杂,水玻璃能够与土壤中的多种物质发生物理化学反应,主要包括:水玻璃与土体中的高价金属离子发生反应,生成硅酸钙,对黏土颗粒孔隙产生填塞效果;水玻璃在土体颗粒间产生胶结作用,增强反应产物的稳定性。5)高分子类固化剂加固土。在常温状态下,高分子类固化剂中的催化成分与引发成分能够促使高分子单体发生聚合反应,在土体中形成较为稳定的网状结构,降低空隙率,提高颗粒结团力,从而增强土体强度6。2.2 固化土基层材料路用性能根据公路路面基层施工技术规范选择符合技术指标要求的土料,对固化土基层材料进行室内试
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