石灰穩(wěn)定皂化渣土填筑橋頭引道路堤的適用性研究

趙 若

（邢臺(tái)市交通運(yùn)輸局，河北 邢臺(tái) 054000）

0 引言

橋頭跳車是一種嚴(yán)重影響行車舒適性與安全性的公路常見病害，在軟土地基路段，極易發(fā)生橋頭跳車現(xiàn)象。引起橋頭跳車現(xiàn)象的根本原因是橋臺(tái)與橋頭引道路堤之間的差異沉降[1]。因?yàn)闃蛄簶痘妥陨淼某两岛苄?，所以路橋之間的差異沉降主要是由于橋頭引道路堤填筑材料自身的壓縮沉降和地基沉降引起的，加上橋頭附件的路堤填筑施工時(shí)不能應(yīng)用大型機(jī)械（防止橋臺(tái)損壞），路堤填料自身的壓縮沉降難以避免。因此，填筑橋頭引道路堤時(shí)應(yīng)該選擇質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等填筑材料，以期在滿足適應(yīng)性能的條件下，降低路堤自重及其對(duì)地基的附件應(yīng)力，減少橋頭引道路堤的自身壓縮變形與地基沉降，進(jìn)而減小路橋之間的差異沉降，防止橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生。

近年來(lái)，為了節(jié)約建筑材料，許多學(xué)者研究了多種工業(yè)廢渣的路用性能，促進(jìn)了工業(yè)廢渣在公路工程建設(shè)中的應(yīng)用[2-4]。皂化渣是一種輕質(zhì)量的工業(yè)廢渣，其主要成分是CaO和SiO2，本文通過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，分析石灰穩(wěn)定皂化渣土的工程技術(shù)特性，探討其填筑橋頭引道路堤的適用性。

1 原材料性質(zhì)

1.1 石灰

本次試驗(yàn)及試驗(yàn)工程中使用的石灰屬于鈣質(zhì)Ⅲ級(jí)消石灰，產(chǎn)自河北省邢臺(tái)市隆堯縣，有效CaO和MgO綜合含量為57.8%，符合相關(guān)規(guī)范的材料要求。

1.2 皂化渣

皂化渣是一種白色固體工業(yè)廢渣，它是生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過(guò)程中排出的一種廢棄物，其顆粒組成非常細(xì)，本身無(wú)黏聚力，主要成分是非活性CaO和SiO2，經(jīng)過(guò)化學(xué)分析，試驗(yàn)用皂化渣的主要化學(xué)成分如表1所示。

表1 皂化渣的主要化學(xué)成分

從表1可以看出，皂化渣中CaO（非活性）含量較大，在堿性環(huán)境下CaO的活性會(huì)被激發(fā)，進(jìn)而使其與石灰一起作為黏結(jié)材料，可以提高石灰穩(wěn)定皂化渣土的強(qiáng)度與剛度。

1.3 土

工程中填筑橋頭路堤的土為粉質(zhì)黏土，經(jīng)試驗(yàn)其液限為33.29，塑性指數(shù)為13.12。

2 石灰穩(wěn)定皂化渣土的工程技術(shù)特性試驗(yàn)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

參照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40—2007）[5]的相關(guān)方法，在初步試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，幾種典型配合比情況下的石灰穩(wěn)定皂化渣土的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 石灰穩(wěn)定皂化渣土的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表2中的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰穩(wěn)定皂化渣土混合料的最大干密度隨著皂化渣摻入量的增大而減小，石灰∶皂化渣∶土的比例為8∶45∶47時(shí)混合料的最大干密度約比同等石灰含量時(shí)的石灰土密度小25%?？梢?，石灰穩(wěn)定皂化渣土是一種輕質(zhì)材料，用其填筑橋頭引道路堤，可以降低路堤自身壓縮沉降和地基附件應(yīng)力，進(jìn)而防止路橋差異沉降。

2.2 石灰穩(wěn)定皂化渣土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法[6]，按照表2中的配合比、最佳含水量及最大干密度，制備壓實(shí)度為95%時(shí)的石灰穩(wěn)定皂化渣土試件，并養(yǎng)生至不同齡期，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，混合料的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 石灰穩(wěn)定皂化渣土的抗壓強(qiáng)度

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，石灰穩(wěn)定皂化渣土的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨齡期而增長(zhǎng)，同時(shí)其抗壓強(qiáng)度隨著皂化渣含量的增大而提高，這主要是因?yàn)樵砘泻幸欢ǖ腃aO，皂化渣與水、土、石灰拌和以后，石灰激發(fā)了皂化渣中CaO的活性，使得混合料的抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)為隨著皂化渣含量而提高。

另外，石灰穩(wěn)定皂化渣土的7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于0.4MPa，其強(qiáng)度滿足規(guī)范對(duì)于路堤填筑材料的強(qiáng)度要求。

2.3 石灰穩(wěn)定皂化渣土的水穩(wěn)定性試驗(yàn)

路堤填筑材料的水穩(wěn)定性至關(guān)重要，它表征了材料在浸水后的承載力維持特征，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)方法[5]，測(cè)得石灰穩(wěn)定皂化渣土的水穩(wěn)定系數(shù)如表4所示。

表4 石灰穩(wěn)定皂化渣土的劈裂強(qiáng)度

水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰穩(wěn)定皂化渣土具有良好的水穩(wěn)定性，其水穩(wěn)定系數(shù)均大于0.85，水穩(wěn)定性好于石灰土。

3 結(jié)論

通過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)，本文研究了石灰穩(wěn)定皂化渣土的密度、抗壓強(qiáng)度、水穩(wěn)定性等工程技術(shù)指標(biāo)，主要結(jié)論如下。

（1）石灰穩(wěn)定皂化渣土的密度較小，其最大干密度約比石灰土小25%，是一種輕質(zhì)材料。

（2）石灰穩(wěn)定皂化渣土具有較高的強(qiáng)度，其抗壓強(qiáng)度隨齡期、皂化渣摻入量的增加而提高。

（3）石灰穩(wěn)定皂化渣土的水穩(wěn)定性良好，其水穩(wěn)定性好于石灰土。

綜上所述，石灰穩(wěn)定皂化渣土是一種強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好的輕質(zhì)材料，用其填筑橋頭引道路堤具有中重要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以降低路堤自身壓縮沉降和地基附件應(yīng)力，進(jìn)而防止路橋差異沉降、防止橋頭跳車現(xiàn)象。

[1] 孫吉書.加筋粉煤灰治理橋頭跳車病害的研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2012.

[2] 陳志軍，陳強(qiáng).粉煤灰及加筋粉煤灰的工程力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究[J].華東公路，2002（3）：66-69.

[3] 孫吉書，竇遠(yuǎn)明，楊春風(fēng).粉煤灰混合料作加筋土擋墻填料的性能研究[J].路基工程，2009（4）：869-870.

[4] 孫吉書，陳朝霞，肖田等.石灰粉煤灰穩(wěn)定鐵尾礦碎石的路用性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（3）：59-62.

[5]JTG E40—2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[6] JTG E51—2009，公路無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].