高文號(hào)， 劉 鵬

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088 )

水泥再生石灰穩(wěn)定土配合比設(shè)計(jì)

高文號(hào)， 劉 鵬

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088 )

文章依托京臺(tái)高速公路蚌埠至合肥段改善工程，充分利用既有道路底基層石灰穩(wěn)定土，對(duì)水泥再生石灰穩(wěn)定土配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。通過室內(nèi)原材料檢驗(yàn)、不同水泥劑量擊實(shí)試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)以及穩(wěn)定性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明水泥再生石灰土與典型半剛性材料具有類似物理特性，其路用性能較好，適用于高速公路底基層。

石灰穩(wěn)定土；水泥；再生；試驗(yàn)

0 引 言

自1988年中國(guó)(大陸)第一條高速公路滬嘉高速建成通車以來，20多年間中國(guó)高速公路建設(shè)獲得了舉世矚目的成就，截止2013年12月31日，全國(guó)高速通車?yán)锍桃呀?jīng)超過了10萬(wàn)km，超過美國(guó)(高速通車?yán)锍?.6萬(wàn)km)，排名世界第一。與此同時(shí)，我國(guó)20世紀(jì)90年代初期開始修建的許多高等級(jí)公路已逐漸進(jìn)入大面積改造維護(hù)期，在改造施工過程中，如何處理裂縫病害石灰改善土底基層，若挖除廢棄，將造成環(huán)境污染，因此，為節(jié)約工程投資，避免污染環(huán)境，需對(duì)石灰穩(wěn)定土進(jìn)行再生。本文結(jié)合京臺(tái)高速公路蚌埠至合肥段改善工程中實(shí)例，就水泥再生石灰改善土配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行探討[1-5]。

1 原材料性質(zhì)

1.1 原石灰穩(wěn)定土

選用舊路面回收的石灰穩(wěn)定土，曬干粉碎后過0.36 mm方孔篩。通過試驗(yàn)測(cè)定其液限28.3%，塑限13.9%，塑性指數(shù)14.4。采用EDTA滴定法測(cè)定石灰劑量，發(fā)現(xiàn)有效氧化鈣劑量幾乎為零，說明原石灰穩(wěn)定土的石灰已完全反應(yīng)。

1.2 水 泥

水泥作為再生膠結(jié)料，其加入有利于混合料的成型，有利于提高混合料的強(qiáng)度。水泥的初凝時(shí)間宜在3 h以上，終凝時(shí)間應(yīng)在6 h以上，10 h以下，試驗(yàn)選用P.C32.5水泥，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求[1-5]。

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 級(jí)配曲線

根據(jù)相關(guān)研究資料表明，對(duì)于水泥改善混合料，顆粒越粗，在拌和、運(yùn)輸、攤鋪或整平過程中越容易產(chǎn)生顆粒離析現(xiàn)象，也難得到一個(gè)平整的表面。但顆粒越小，破碎設(shè)備要求較高，成本較大，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)于破碎后石灰土最大粒徑控制在31.5 mm以內(nèi)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)石灰土風(fēng)干、破碎，室內(nèi)級(jí)配范圍如圖1所示。

圖1 水泥再生石灰土混合料級(jí)配曲線

2.2 擊實(shí)試驗(yàn)

為確定不同水泥劑量最大干密度和最佳含水量，初步設(shè)定3%、4%、5%三種水泥劑量，通過改變含水率，分別為14%、17%、20%、23%和26%五種含水量，進(jìn)行配料拌和。由于目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)水泥土擊實(shí)試驗(yàn)規(guī)程，常規(guī)水泥土擊實(shí)分為濕法制備水泥土擊實(shí)(加水浸泡24 h后)和干法制備水泥土擊實(shí)(加水后立即)。濕法制備水泥土擊實(shí)，此時(shí)水泥土中的水泥與水已產(chǎn)生水化反應(yīng)、顆粒與水化物的作用及水泥與土的相互作用，使得水泥土固化建立具有一定機(jī)械強(qiáng)度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)擊實(shí)將破壞內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不利于水泥土成型和后期強(qiáng)度形成。干法制備水泥土擊實(shí)時(shí)水泥的水化反應(yīng)才剛剛開始，水泥土尚沒有形成上述具有一定機(jī)械強(qiáng)度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不影響水泥土成型和后期強(qiáng)度。鑒于上述原因，本次水泥再生石灰穩(wěn)定土采用干法制備水泥土，按照文獻(xiàn)[1]進(jìn)行重型擊實(shí)法擊實(shí)[2-4]。水泥再生石灰土擊實(shí)曲線(水泥劑量3%、4%、5%)，如圖2～圖4所示，重型擊實(shí)法最大干密度、最佳含水量、如表1所列。

圖2 水泥再生石灰土擊實(shí)曲線(3%水泥劑量)

圖3 水泥再生石灰土擊實(shí)曲線(4%水泥劑量)

圖4 水泥再生石灰土擊實(shí)曲線(5%水泥劑量)

表1 不同水泥劑量最大干密度和最佳含水量

2.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

根據(jù)不同水泥劑量的最大干密度與最佳含水量，采用靜壓法成型無(wú)側(cè)限試件，測(cè)其高度與質(zhì)量后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生(溫度20 ℃±2 ℃、濕度95%以上，恒溫保濕養(yǎng)生6 d，浸水1 d)七日后測(cè)得每組試件的強(qiáng)度代表值，如表2所列。

2.4 水泥劑量滴定標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照確定的配合比，配置水泥劑量室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過EDTA滴定法試驗(yàn)得出水泥再生石灰穩(wěn)定土水泥劑量滴定標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖5)。

表2 每組試體強(qiáng)度代表值

圖5 水泥劑量滴定標(biāo)準(zhǔn)曲線

3 水穩(wěn)定性分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證水泥再生石灰穩(wěn)定土水穩(wěn)定性，選3%、4%、5%的水泥用量，按照同一配比同一齡期分別成型兩組平行試件，一組浸水24 h，另一組不浸水，測(cè)試其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見表3所列。

表3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

由表3可以看出，在不同水泥劑量情況下，水泥再生石灰穩(wěn)定土的軟化系數(shù)均大于0.9，表明水泥再生石灰土具有較好的水穩(wěn)定性。

綜合上述分析，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，本項(xiàng)目擬定水泥再生石灰穩(wěn)定土配合比為： 水泥劑量4.0%，最大干密度1.669 g·cm-3)，最佳含水量20%[2-12]。

4 結(jié) 論

(1) 試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥再生石灰穩(wěn)定土具有典型的半剛性物理特性。

(2) 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥再生石灰穩(wěn)定土具有較好路用性能，可用于底基層。

(3) 試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著水泥劑量增加，水泥再生石灰穩(wěn)定土最大干密度逐漸減小，最佳含水量變化不明顯[1-13]。

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2016-12-09

高文號(hào)(1976-)，男，安徽廬江人，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司教授級(jí)高工．

U416.212；412.222

A

1673-5781(2016)06-0789-03