石灰和水泥改良濕陷性黃土路用性能試驗研究

王 勇

甘肅公航旅定臨高速公路管理有限公司（743000）

0 引言

濕陷性黃土是一種不良地質(zhì)土，主要分布在我國西北和華北等地區(qū)，具有結(jié)構(gòu)疏松、孔隙率大、遇水結(jié)構(gòu)會迅速破壞，在自重或外力作用下產(chǎn)生較大沉降且強(qiáng)度迅速降低等特點[1]。

目前，為改善濕陷性黃土的不良性質(zhì)，學(xué)者們進(jìn)行了一系列試驗研究和理論分析。 杜林強(qiáng)、李春霞等[2-3]對濕陷性黃土的地質(zhì)特性進(jìn)行了分析，并提出濕陷性黃土公路路基處理方法；周建基等[4]研究了石灰對濕陷性黃土性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著石灰摻量增大，濕陷性黃土的壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)呈先減后增趨勢，且石灰摻量為7%時，壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)降到最低。 張小輝等[5]提出靜壓托換樁加固濕陷性黃土地基的方法，發(fā)現(xiàn)該方法可以有效改善地基受力狀況，遏制地基不均勻沉降。

從研究現(xiàn)狀可以看出，大多數(shù)研究僅使用一種改良劑對濕陷性黃土的性能進(jìn)行改良，沒有深入對比分析不同改良劑的改良效果。因此，文章以石灰、石灰-水泥和水泥作為濕陷性黃土的改良劑，分析不同摻量的三種改良劑對濕陷性黃土性能的影響，為濕陷性黃土的實際工程應(yīng)用提供參考。

1 原材料

試驗用水泥采用賽馬牌普通硅酸鹽水泥；石灰產(chǎn)自山東恒旺環(huán)保公司；濕陷性黃土取自定西至臨洮高速公路段，其顆粒組成見表1。 文章共選取12個試驗配合比，其中，石灰改良劑、石灰-水泥（二者質(zhì)量比為1∶1） 改良劑和水泥改良劑的摻量分別為4%、5%、6%和7%。

2 結(jié)果與分析

2.1 擊實試驗

對5 組不同改良劑摻量、 不同配合比的試樣進(jìn)行擊實試驗。 擊實完畢后，稱取土和試筒的總質(zhì)量，計算濕密度。 取試件中具有代表性的土樣烘干并測定其含水率，計算最大干密度，計算結(jié)果見表2。

表1 濕陷性黃土顆粒組成（mm）

表2 不同配比改良土的最大干密度和最優(yōu)含水率

由表2 可知，隨著改良劑摻量的增加，改良土的最大干密度增大，最優(yōu)含水率也呈增長趨勢。當(dāng)改良劑摻量為7%時， 改良土的最大干密度和最優(yōu)含水率均達(dá)到最大值，分別為1.67 g/cm3和16.0%。

2.2 膨脹量試驗

將成型的試樣安置在水槽內(nèi)， 安裝百分表并讀取初始讀數(shù)。 向水槽內(nèi)注水，使水浸沒試件頂面30 mm，浸水96 h 再讀取百分表示數(shù)。 膨脹量試驗結(jié)果見表3。

表3 不同配比改良土的膨脹量試驗結(jié)果

由表3 可知，即使摻入改良劑，浸水96 h 后，改良土依舊表現(xiàn)出一定的濕陷性，故其膨脹量均為負(fù)值。 隨著改良劑摻量的增大，試件的膨脹量在逐漸減小。 就改良效果而言，水泥改良劑最優(yōu)，石灰-水泥改良劑次之，石灰改良劑最差。 當(dāng)改良劑摻量為4%及以上時， 所有試樣的試驗結(jié)果均小于脹縮量限值（0.7%），滿足高速公路和一級公路路基的填筑要求。

2.3 CBR 試驗

試驗對4%、5%、6%和7%改良劑摻量的石灰改良土、 石灰-水泥改良土、 水泥改良土進(jìn)行CBR試驗，試驗結(jié)果如圖1 所示。 由圖可知，改良土的CBR 值均隨著改良劑的增加而增大，且水泥改良土的CBR 值增長最快， 石灰-水泥改良土的CBR 值次之，石灰改良土的CBR 值最小。 當(dāng)改良劑摻量超過6%時，改良土的CBR 值增長速度減緩。 因此，在滿足路基路用性能的條件下，改良劑的摻量不宜大于6%。當(dāng)改良劑摻量為4%時，其CBR 值均大于規(guī)范限值（8%），滿足高速公路和一級公路路基的填筑要求。

圖1 CBR 試驗結(jié)果

3 結(jié)論

文章采用石灰和水泥作為改良劑，對不同改良劑摻量的濕陷性黃土分別進(jìn)行擊實試驗、膨脹量試驗和CBR 試驗，并得到如下結(jié)論。

1）隨著改良劑摻量的增加，改良土的最大干密度和最佳含水量均呈增長趨勢。

2）膨脹量試驗結(jié)果表明，隨著改良劑摻量的增加，改良土的膨脹量均呈減小趨勢；當(dāng)改良劑摻量為4%及以上時， 改良土的脹縮量均小于規(guī)范限值（0.7%）， 滿足高速公路和一級公路路基的填筑要求。 從改良效果評價，水泥改良劑最優(yōu)，石灰-水泥改良劑次之，石灰改良劑最差。

3）隨著改良劑摻量增大，改良土CBR 值呈增長趨勢。 當(dāng)水泥摻量大于6%時，改良土CBR 值增長不明顯。 因此，在滿足路基路用性能的條件下，建議改良劑的摻量不宜大于6%。