石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的路用性能試驗(yàn)研究

□文/王 雷

經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展，需要大量的公路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這一過程中需要耗費(fèi)大量的建筑材料，因此，各地紛紛開山劈石，以獲得混凝土建筑材料的集料。而石料生產(chǎn)過程中，山表面的風(fēng)化石及土不能作為集料，粉碎后就是粉碎山皮土。山皮土作為公路的路基建筑材料使用，其性能優(yōu)于一般的土。

如果將山皮土粉碎后摻入適量的石灰粉和粉煤灰，使混合料形成較高的強(qiáng)度和良好的水穩(wěn)定性，使其滿足JTGD50—2006《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》對基層、底基層材料的強(qiáng)度要求，即可以大大節(jié)約資源、降低工程造價(jià)。本文通過系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，探討石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、剛度、抗凍性能等路用性能指標(biāo)。

1 原材料性質(zhì)

1.1 石灰

石灰均采購自天津薊縣，有效氧化鈣和氧化鎂的合量為59.2%，屬于Ⅲ級鈣質(zhì)消石灰。

1.2 粉煤灰

粉煤灰是火力發(fā)電廠的一種廢棄物。來自天津市軍糧城發(fā)電廠，粉煤灰的各項(xiàng)指標(biāo)均符合JTJ034—2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，粉煤灰的主要化學(xué)成分見表1。

表1 粉煤灰的主要化學(xué)成分 %

1.3 土

土為低液限粘土，塑性指數(shù)12.86，液限32.79，試驗(yàn)前將土烘干碾碎，使顆粒均＜5.0mm。

1.4 山皮土

山皮土是山上優(yōu)質(zhì)石料表面的一層風(fēng)化巖石和土的混合料，性質(zhì)介于土和巖石之間，粉碎后供試驗(yàn)用。

2 力學(xué)性能試驗(yàn)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

首先需要根據(jù)JTGE40—2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)方法，進(jìn)行試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，以確定石灰粉煤灰穩(wěn)定土不同配合比時(shí)的最大干密度及最佳含水量，見表2。

表2 石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，隨著山皮土含量的增大，混合料的最大干密度會增大，而最佳含水量會稍微減少。

2.2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

依據(jù)表2確定的石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的最佳含水量和最大干密度，根據(jù)JTGE51—2009《公路無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)方法，制備不同配比的試驗(yàn)試件并養(yǎng)生至不同齡期，測得其各齡期浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，見表3。

表3 石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表3可以看出，石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土具有較高的抗壓強(qiáng)度，3種配合比的混合料7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值均＞0.8MPa，滿足JTGD50—2006對公路基層、底基層材料的強(qiáng)度要求，可以作為公路的（底）基層材料。同時(shí)，石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的抗壓強(qiáng)度會隨齡期而增長。

2.3 劈裂強(qiáng)度

作為公路的基層或底基層材料，石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土?xí)艿嚼Φ淖饔?，其必須具有一定的抗拉能力。分別成型不同配比的石灰粉煤灰穩(wěn)定土試件，測試其劈裂強(qiáng)度（間接抗拉強(qiáng)度），見表4。

表4 石灰粉煤灰穩(wěn)定山皮土的劈裂強(qiáng)度 MPa

2.4 抗壓回彈模量

根據(jù)JTGE51—2009的相關(guān)方法，測得不同配比的石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的抗壓回彈模量值，見表5。

表5 石灰粉煤灰穩(wěn)定鋼渣土的抗壓回彈模量值 MPa

2.5 小結(jié)

與常用的基層、底基層材料相比石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的劈裂強(qiáng)度值較高，大于二灰土，與石灰土碎石相當(dāng)；抗壓回彈模量值較大，介于二灰土與石灰土碎石之間。見表6。

表6 常用基層、底基層材料參數(shù) MPa

3 抗凍性能

根據(jù)JTGE51—2009的相關(guān)方法，養(yǎng)生至180d，進(jìn)行凍融試驗(yàn)。測得石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 石灰粉煤灰穩(wěn)定山皮土的抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土具有良好的抗凍性能，可以用作中冰凍區(qū)以上的寒冷地區(qū)的公路基層或底基層材料。

4 結(jié)論

1）石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土具有較高的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度和剛度、良好的抗凍性能。

2）石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的強(qiáng)度隨齡期的增大而提高。

3）試驗(yàn)范圍內(nèi)各種配比的石灰粉煤灰穩(wěn)定粉碎山皮土的7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值均＞0.8MPa，滿足公路基層材料的技術(shù)要求，可以作為公路瀝青路面的基層材料及底基層材料。