山皮碎石土在高等級公路中應(yīng)用的試驗(yàn)研究

白 璐

(許昌學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

山皮碎石土在高等級公路中應(yīng)用的試驗(yàn)研究

白 璐

(許昌學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 許昌 461000)

山皮碎石土作為筑路材料，具有顆粒不均，施工質(zhì)量難以控制等問題，針對這一問題，通過室內(nèi)試驗(yàn)，分析水泥穩(wěn)定山皮碎石土在高等級公路補(bǔ)強(qiáng)層應(yīng)用中不同碎石摻量下的物理力學(xué)性質(zhì)，確定現(xiàn)場檢測壓實(shí)度的方法，為合理利用當(dāng)?shù)刭Y源開辟了一條新途徑.

山皮碎石土；室內(nèi)試驗(yàn)；壓實(shí)度檢測

隨著我國道路建設(shè)規(guī)模的不斷發(fā)展，新建和改建工程逐年增加，修建道路需要占用大量土地資源及建筑材料，這帶來了財(cái)政、國土資源和環(huán)境問題.如何實(shí)現(xiàn)道路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)化、環(huán)?；且粋€(gè)急需解決的問題.我國許多地區(qū)屬于山區(qū)，常年干旱少雨，粘土資源缺乏，但通常都有大量的山皮碎石土，因此，可就地取材采用山皮碎石土作筑路材料.在植被較稀疏、運(yùn)輸又較方便的山坡、低丘等地，采取集中取土的措施，把修路造地和平整土地較好地結(jié)合起來，這不僅可減少農(nóng)村公路建設(shè)中占用的土地量，減少廢渣對周圍環(huán)境的污染，還能更好地改造環(huán)境，增加可用土地的數(shù)量，既可節(jié)約資金又能保護(hù)環(huán)境[1].

1 試驗(yàn)材料

1.1 材料組成

水泥：河南禹州天瑞P.C32.5復(fù)合硅酸鹽水泥.

集料：河南禹州地區(qū)山皮碎石土.

1.2 山皮碎石土質(zhì)量要求

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及以往施工經(jīng)驗(yàn)確定山皮土的質(zhì)量應(yīng)滿足以下要求：(1)山皮土不能用砂料或土摻拌，也不允許摻有樹根、草皮或腐殖土等雜質(zhì)；(2)山皮土CBR值滿足規(guī)范要求；(3)填料粒徑不得大于層厚的2/3[2].

2 水泥穩(wěn)定山皮碎石土室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案

根據(jù)質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)層的厚度為15 cm，所以將原狀山皮碎石土中大于100 mm的山皮石予以剔除，設(shè)計(jì)采用4%的水泥進(jìn)行水泥穩(wěn)定山皮碎石土配合比設(shè)計(jì).首先進(jìn)行水泥劑量和山皮土液塑限測定，經(jīng)測定山皮土的液限為27.5，塑限為15.8，塑性指數(shù)為11.7.依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)和《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E51-2009)進(jìn)行顆粒分析、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn).室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)采用質(zhì)量比，設(shè)計(jì)方案如下：(1)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量30%)；(2)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量40%)；(3)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量50%)；(4)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量60%)；(5)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量70%).其中山皮石均采用外摻法.試件采用直徑和高均為150 mm的圓柱體試件，每組試件數(shù)目為13個(gè).

2.2 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1 物理性質(zhì)分析

由于各地自然環(huán)境不同，山皮碎石土的性質(zhì)也有所區(qū)別.以河南禹州無梁地區(qū)山皮碎石土為例，依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)要求，經(jīng)過篩分試驗(yàn)，得到不同配合比設(shè)計(jì)方案下山皮碎石土的顆粒分析見表1至表5.

表1 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量30%)物理性質(zhì)

表2 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量40%)物理性質(zhì)

表3 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量50%)物理性質(zhì)

表4 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量60%)物理性質(zhì)

表5 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量70%)物理性質(zhì)

由表1至表5可見，山皮碎石土是一種粗粒土，其中所含集料多為礫石和漂石，具有棱角分明、強(qiáng)度高、顆粒分布不均、取土位置不同差異大的特點(diǎn)[3].

2.2.2 山皮碎石土擊實(shí)試驗(yàn)

由上述試驗(yàn)可知，山皮碎石土顆粒組成不均勻，取土?xí)r間、地點(diǎn)、方位不同，其顆粒組成有較大差異，鑒于山皮土不均勻性對試驗(yàn)及施工質(zhì)量的影響，對粒徑大于100 mm的山皮石予以剔除，以30%～70%摻量的山皮石與山皮碎石土中所含土體進(jìn)行拌合，進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定30%、40%、50%、60%、70%山皮石摻量情況下的最大干密度，其余期間山皮石摻量按內(nèi)插法獲得最大干密度.在施工中確定壓實(shí)度時(shí)，將山皮碎石土中實(shí)際山皮石含量與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)確定的山皮石摻量相對照，獲得對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)最大干密度，進(jìn)一步確定其壓實(shí)度.通過擊實(shí)試驗(yàn)得到各摻量下的最大干密度和最佳含水量，試驗(yàn)結(jié)果見表6.

由表6可知，水泥穩(wěn)定山皮碎石土作為高等級公路路基頂面補(bǔ)強(qiáng)層材料時(shí)，通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)測得,隨著山皮碎石土中碎石摻量的增加，其最大干密度基本成正態(tài)分布，最佳含水量隨碎石摻量增加而減少.在具體實(shí)施中可以根據(jù)不同碎石含量在其最佳含水量下進(jìn)行施工，獲得工地實(shí)測最大干密度，進(jìn)一步計(jì)算壓實(shí)度.

2.2.3 山皮碎石土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是指試樣在無側(cè)向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限強(qiáng)度.在三軸試驗(yàn)中，在不加任何側(cè)向壓力的情況下，對圓柱體試樣施加軸向壓力，直至試樣剪切破壞為止.水泥穩(wěn)定山皮碎石土作為一種無機(jī)結(jié)合料，通過測定其7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，對結(jié)合料承載能力加以評定，試驗(yàn)結(jié)果見表7.

表6 室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表7 強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E51-2009)要求，設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為1.5 MPa，由表7可見，水泥穩(wěn)定山皮碎石土7天抗壓強(qiáng)度能夠滿足高等級公路路基頂面補(bǔ)強(qiáng)層的強(qiáng)度要求，水泥穩(wěn)定山皮碎石土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨碎石含量的增加而增加[3].

3 結(jié)語

通過試驗(yàn)研究表明，在合理的級配下，水泥穩(wěn)定山皮碎石土作為高等級公路補(bǔ)強(qiáng)層應(yīng)用，其材料性能符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求.在施工中既能保證工程質(zhì)量、就地取材，又能降低建設(shè)成本、減少水土流失，是一條較好的利用新途徑.

[1] 李春浩，余承華，何聯(lián)政，等.水泥穩(wěn)定山皮碎石土基層路用性能研究[J].路基工程，2010(6):163-166.

[2] 劉國富.山皮碎石土路基施工技術(shù)研究[J].山西建筑，2009(9)：291-292.

[3] 霍書秀.山皮土在路面基層中的應(yīng)用[J].河北交通科技，2005，2(3)：10-13.

[4] 李鳳梅.山皮碎石土的路用性能研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2006(7)：109-111.

責(zé)任編輯：衛(wèi)世乾

Experiments on The Application of Hill-skin Gravel Soil in High Grade Road Consrtuction

BAI Lu

(SchoolofCivilEngineering,XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

As a construction material of road, hill-skin gravel soil with its uneveness, cannot make sure the high quality of roads when used as raw materials. Through laboratory tests, researchers analyzed physical properties of the soil on the condition of different gravel mix and determined a new way of detecting the degree of compaction on the spot to solve these problems. All of these led us to a new way towards the rational utilization of local resources.

hill-skin gravel soil; laboratory test; compaction test

2015-10-27

2016年度河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(16B580004)；2015年許昌市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(1504007)；2015年許昌學(xué)院產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(2015CXY10)；2015年許昌學(xué)院橫向項(xiàng)目(2015007)

白 璐(1984—)，女，河南許昌人，碩士,研究方向：道路工程.

1671-9824(2016)02-0112-03

U414

A