淺談?chuàng)郊铀鄬?duì)粉土路基改良的試驗(yàn)研究

楊 森

(河北銳馳交通工程咨詢有限公司)

1 引 言

近年來，河北省高速公路建設(shè)迅速發(fā)展，由于高速公路的填方工程量很大，對(duì)土方數(shù)量要求越來越多，目前路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)是以重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的最大干密度來控制路基壓實(shí)的，但是這種狀態(tài)下不能保證能夠道路工程的路基強(qiáng)度以及路基的穩(wěn)定性，不受到土方形成過程中的粘聚力以及土方組成內(nèi)容中大量水分的影響，很容易就造成粉性土體的路基出現(xiàn)施工質(zhì)量受損現(xiàn)象，通車后路基出現(xiàn)病害，而河北省粉性土分布較為廣泛，其不能直接用做路基填料導(dǎo)致土方嚴(yán)重缺乏，增加了

造成道路工程出現(xiàn)工程量增加以及工程造價(jià)增加的現(xiàn)象，這種情況下對(duì)粉土土體進(jìn)行土質(zhì)改良優(yōu)化研究，改變粉土土體的具體特性，增加土方利用效率提升粉土土體在道路工程應(yīng)用過程中的工程性能和工程質(zhì)量，是建筑研究單位必須重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，。本文主要研究利用摻加一定比例的水泥對(duì)粉土特性進(jìn)行改良優(yōu)化。

2 水泥改良土界限含水率試驗(yàn)

針對(duì)粉土改良實(shí)驗(yàn)中的主要對(duì)象，水泥以及粉土的比重進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中水泥與風(fēng)干后的粉土的具體比例為2%、4%以及6%，此時(shí)在根據(jù)相應(yīng)的配置規(guī)范，通過液塑限聯(lián)合測定儀的使用完成對(duì)粉土改良實(shí)驗(yàn)中含水率界限的測定工作，具體的測驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 水泥改良土液塑限試驗(yàn)成果表

經(jīng)過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察后可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改良試驗(yàn)后的水泥粉土在液塑限指數(shù)、塑性指數(shù)的測驗(yàn)結(jié)果上，與以往粉土的測驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)了非常明顯的差異性，其中液塑限指數(shù)呈現(xiàn)出較為明顯的要么增大、要么減小的趨勢，而塑性指數(shù)卻始終呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢。因此可以根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果斷定出，粉土組成結(jié)構(gòu)中的原生礦物，在改良的過程中并沒有出現(xiàn)任何性質(zhì)的變化，粉土組成結(jié)構(gòu)中變化最大的依然是粘粒結(jié)構(gòu)，粉土中粘粒結(jié)構(gòu)的具體比例決定了改良后粉土的工程性能的好壞，因此在改良試驗(yàn)的結(jié)果中，粘粒數(shù)量的減少會(huì)造成改良后粉土的塑限指數(shù)呈現(xiàn)出降低的趨勢，與此同時(shí)改良后粉土含水量的增加，造成了改良后的粉土表現(xiàn)出了明顯的析水現(xiàn)象，這種情況表明改良后的粉土在水分的具體分布上是呈現(xiàn)出不均勻的狀態(tài)的，其中粉土表面明顯聚集了更多的水分，此時(shí)再使用液塑限聯(lián)合測定儀對(duì)其經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)，那檢驗(yàn)結(jié)果必然是誤差較大的。

3 水泥改良土的擊實(shí)試驗(yàn)

對(duì)已經(jīng)進(jìn)行過水泥改良試驗(yàn)的粉土按照原有的配置比例重新進(jìn)行配置，同時(shí)對(duì)改良后的粉土采取擊實(shí)試驗(yàn)的方式，測定改良后粉土的擊實(shí)特性，其具體的試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 水泥改良土擊實(shí)試驗(yàn)成果表

根據(jù)表2 中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們可以得出以下結(jié)論:

經(jīng)過水泥改良試驗(yàn)后的粉土在最大干密度上也出現(xiàn)了非常明顯的變化，具體來講就是改良后的粉土的最大干密度會(huì)隨著粉土組成內(nèi)容中水泥用量的變化而出現(xiàn)變化，如果改良粉土中水泥用量增加，那么改良粉土的最大干密度就會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，而同時(shí)改良粉土的含水率卻會(huì)隨著改良粉土結(jié)構(gòu)中摻灰量的提高而不斷提高。在改良粉土的最佳組成內(nèi)容成分比例中，當(dāng)粉土中水泥用量為4%時(shí)，此時(shí)改良粉土的最大干密度以及最佳含水量能夠達(dá)到最佳的比例。

4 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)是一種在土體特性實(shí)驗(yàn)過程中較為常見的實(shí)驗(yàn)方法，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜉p松的完成對(duì)土體強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)能夠廣泛的應(yīng)用與各種土體類型的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中。本次試驗(yàn)依然采用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)作為改良后粉土的強(qiáng)度試驗(yàn)方法，針對(duì)改良后粉土在道路工程施工應(yīng)用過程中的工程指標(biāo)進(jìn)行分析。

5 水泥改良土干濕循環(huán)試驗(yàn)研究

(1)水泥改良土相對(duì)于素土強(qiáng)度都有很大的提高。

(2)水泥改良土的強(qiáng)度都會(huì)隨著時(shí)間的增長而增長，且水泥改良土的強(qiáng)度增長快，28d 的強(qiáng)度能夠達(dá)到總體強(qiáng)度的70%左右，有利于快速施工。

(3)水泥改良土的含水率都會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而有一定的變化，由于試塊在標(biāo)準(zhǔn)條件下(溫度20℃±2℃，濕度90%)養(yǎng)護(hù)，所以在進(jìn)行完養(yǎng)護(hù)之后含水率要大于當(dāng)初所配得的最優(yōu)含水率，但是在以后的吸水飽和循環(huán)當(dāng)中含水率基本保持不變。

(4)試塊的體積會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而有所變化，第一次循環(huán)體積增加較快但是以后隨著循環(huán)次數(shù)的增加體積基本保持不變。

6 小 結(jié)

(1)水泥改良土的液塑限以及塑性指數(shù)都發(fā)生了較大的變化，總體來看液塑限有明顯的增大或減小趨勢，而塑性指數(shù)卻有明顯的增大。

(2)水泥改良土的最大干密度隨著摻入比的增加而降低，而最有含水率隨著摻入比的增加而增大。

(3)水泥改良土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著壓實(shí)度的提高和齡期的增長而增長，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈軟化型，曲線出現(xiàn)明顯的峰值點(diǎn)，試樣呈脆性破壞，且破壞后殘余強(qiáng)度較低。

(4)在這一過程中CBR 值的數(shù)值相對(duì)來說較為分散，因此很難以此為依據(jù)來對(duì)其配合比進(jìn)行優(yōu)化，從而能夠進(jìn)一步將其抗壓能力進(jìn)行判定。另外在這一過程中工作人員應(yīng)當(dāng)注重根據(jù)不同的指標(biāo)來確保配比的實(shí)際合理性和科學(xué)性，最終通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)合計(jì)4%的配合比是相對(duì)合適的。

(5)通常來說水泥改良土自身所具有的強(qiáng)度往往會(huì)在一段時(shí)期內(nèi)隨著循環(huán)次數(shù)的不斷增加而持續(xù)的降低，舉例來說，水泥改良土往往會(huì)在經(jīng)過一次循環(huán)之后減少自身30%左右的強(qiáng)度，如果經(jīng)過兩次循環(huán)則其強(qiáng)度則會(huì)降低40%～45%，如果循環(huán)超過三次則其強(qiáng)度無法維持在50%以上。這非常充分的說明了水泥改良土的強(qiáng)度和水泥用量的多少成正比例。

(6)采用4%水泥改良低液限粉土要優(yōu)于其他比例。

［1］楊廣慶，荀國利.高速鐵路路基改良土的有關(guān)問題［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003，(5):15－16.

［2］王海俊.粉土用作路堤填料的試驗(yàn)研究［J］.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2006，(4):468－472.

［3］羅會(huì).低液限粉土工程特性試驗(yàn)研究［D］.石家莊:石家莊鐵道學(xué)院，2009.

［4］賀建清.石灰改良土路基填料的動(dòng)力特性及應(yīng)用研究［D］.長沙:中南大學(xué)，2005.