GANDOHOUNDE FABRICE

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 重慶 400074)

1 引言

紅土礫料是一種非洲獨(dú)有的粘土中含有大量不同粒徑礫石的天然混合料[1]。紅土具有高含水率、低密度而強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，路基路面應(yīng)根據(jù)其使用要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件并結(jié)合施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，既應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又要經(jīng)濟(jì)合理。但是非洲地區(qū)大部分國家采用法國道路設(shè)計(jì)規(guī)范，但非洲交通基建工程中大部分項(xiàng)目由中國公司負(fù)責(zé)，中法規(guī)范不統(tǒng)一，給工程師在項(xiàng)目施工和設(shè)計(jì)過程中造成諸多困難。目前國內(nèi)外學(xué)者對于紅土礫料性能研究主要為紅土土質(zhì)分析，混合料性能分析尚少。周大全[2]通過紅土礫料試驗(yàn)分析得出紅土礫料浸水4d95%OPM壓實(shí)度時(shí)的CBR基本大于30%，是一種承載力良好的筑路材料。Classification des sols Normes[3]規(guī)范中通過不同的實(shí)驗(yàn)判斷土用在底層、基層或PST層，以解決施工質(zhì)量保證和質(zhì)量指標(biāo)控制要求。F. SIKALf[4]對非洲紅土進(jìn)行調(diào)查表明紅土可分為森林紅土、草原紅土、山區(qū)紅土三大類。Me?ssa FALL[5]在對紅土礫料研究時(shí)發(fā)現(xiàn)紅土模量的變化會影響混合料豎向形變的穩(wěn)定性，拉伸應(yīng)力增加會影響水泥穩(wěn)定紅土應(yīng)用于基層的性能。Jean BERTHIER[6]通過實(shí)驗(yàn)室應(yīng)進(jìn)行調(diào)查和天然土壤樣品，對PST層土的壓縮展開研究，表明PST距離路面約1米，路基必須確保路基短期土壤承載力大于 50MPa，保證路基壓實(shí)度和材料密度來保證路面耐久性。綜上所述，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ萄芯考t土地區(qū)路基水穩(wěn)層合理配合比設(shè)計(jì)，為在非洲地區(qū)工作的中國工程師在路基水穩(wěn)層設(shè)計(jì)及施工時(shí)提供指導(dǎo)。

2 試驗(yàn)材料和方法

2.1 原材料

采用非洲SOCOCIM商品水泥，依據(jù)法國規(guī)范EN 196-1[7]標(biāo)準(zhǔn)測定的28天抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)方法與中國相似，以水灰比0.5，水泥比標(biāo)準(zhǔn)砂為1：3制作規(guī)格為40mm×40mm×160mm的棱柱形試件。將試件在模具中放置在潮濕空氣中24小時(shí)后在浸泡在水中養(yǎng)護(hù)，當(dāng)試樣達(dá)到齡期，將試件通過抗折、抗壓試驗(yàn)機(jī)，測定抗折、抗壓強(qiáng)度值。其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表1、表2所示，均滿足規(guī)范要求。

表1 SOCOCIM水泥的基本指標(biāo)

紅土礫料依據(jù)《非洲熱帶國家路基施工指南》規(guī)定，CBR大于等于50且壓實(shí)度大于98%選取，取土現(xiàn)場如圖1。

2.2 試驗(yàn)方法

選用SOCOSIM42.5R與LAT3-4土場中的紅土進(jìn)行混合料配合比試驗(yàn)，對不同配合比設(shè)計(jì)的混合料進(jìn)行強(qiáng)度測試，要求達(dá)到水穩(wěn)層CBR與壓實(shí)度設(shè)計(jì)要求，按照法國規(guī)范要求水穩(wěn)層CBR＞40與壓實(shí)度＞95%，通過對篩選出的水泥穩(wěn)定紅土礫料進(jìn)行對照組試驗(yàn)，以砂0%、10%、15%、20%和水泥1.5%、2.0%、2.5%、3.0%為雙變量共進(jìn)行了16次混合料配合比試驗(yàn)。

圖1 LAT3-4紅土場取土現(xiàn)場圖

制備試件后將試件從試模中取出并稱重后進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生完成后將已浸水一晝夜的試件從水中取出，然后吸去試件表面水分，并稱試件質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測量試件高度。 最后將試件置于路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀的升降臺進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

不同砂參量及水泥參量的混合料的平均強(qiáng)度-水泥參量曲線變化如圖2所示。

圖2 0%-20%砂與1.5%-3%水泥混合料試驗(yàn)匯總

從圖中可以看出隨著配合比中砂參量的增多，與混合料強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系。但由于混合料若采用0%砂時(shí)，使用3%的水泥使得水穩(wěn)層強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到要求。法國規(guī)范規(guī)定用于水穩(wěn)層天然紅土應(yīng)符合以下指標(biāo)要求：有機(jī)質(zhì)含量小于 0.50%；細(xì)粒通過80μm的百分比應(yīng)低于20%；亞甲藍(lán)值低于0.2；塑性指數(shù)小于或等于20； CBR試驗(yàn)的線性膨脹為低于1%；干密度為95%，4天浸濕后加利福尼亞承載比CBR大于或等于60，考慮到易于施工及質(zhì)量控制，故水穩(wěn)層在通過對照試驗(yàn)后采用LAT3-4紅土粒料+3%水泥+0%砂的配合比作為此項(xiàng)目最優(yōu)水穩(wěn)層配合比。

4 結(jié)論

（1）非洲塞內(nèi)加爾地區(qū)滿足實(shí)際工況及規(guī)范要求的紅土礫料最優(yōu)參數(shù)值應(yīng)根據(jù)專項(xiàng)規(guī)范，法國規(guī)范以及中國規(guī)范綜合考慮，得到最高要求的參數(shù)值，且需要將不合理的參數(shù)標(biāo)定舍去。

（2）紅土礫料對路基頂層填筑性能良好，路基頂層在施工時(shí)應(yīng)保證足夠的壓實(shí)度及CBR值，可保證紅土礫料發(fā)揮最優(yōu)性能。

（3）得出水穩(wěn)層的混合料最佳配合比需根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件實(shí)際試驗(yàn)，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)預(yù)算一同考慮，在保證指標(biāo)時(shí)可選用更方便施工或較低預(yù)算的配合比。

[1]張瑞菊,王國康,白墨. 非洲天然紅土粒料的路用性能及使用標(biāo)準(zhǔn)[J]. 交通科技,2017,01:23-26.

[2]周大全,甄玉鳳. 非洲熱帶地區(qū)紅土礫料在公路工程中的應(yīng)用[J]. 中外公路,2015,S1:124-127.

[3]Classification des sols Normes NF11300 et G.R.T

[4]F.SIKALfetDJALALMIR-EMARATI.UTILISATIONDESLATERITES.ENTECHN IQUEROUTIEREAUCAMEROUN

[5]ANALYSE DE LA PRATIQUE DU DIMENSIONNEMENT RATIONNEL DES STRUCTURES DE CHAUSSéES AU SéNéGAL.Me?ssa FALL,Babacar SENGHOR Aly LAKHOUNE, rédigéen février2002

[6]Projet et construction de routes écrit par Jean BERTHIER.2006

[7]歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSEN196-1-2005水泥的試驗(yàn)方法.強(qiáng)度測定.