[关键词]路液稳定土;固化剂;湿陷性黄土
0引言
陕西省黄蒲高速公路主线全长82.4km,设计时速120km,沿线公路主要途经甘肃蒲城县、白水县、黄龙县,项目地质构造区域主要位于中朝准地陕甘宁台南缘,横跨陕甘宁台坳和陕西省汾渭断陷两个主要地质构造单元。项目区域内中、新生代地层结构变形不明显,褶皱断裂构造不完全发育,属新构造运动相对平缓的稳定区。
1.1土质含水率确定
在施工现场随机取原土样品,根据现场取样计算土质含水量:含水率=(湿重-干粒重)/干粒重×100%。
1.2水泥原材料质量检测
水泥采用散装水泥,要求强度P.O42.5,进场原材应进行水泥比表面积,烧失量,安定性,流动度进行检测,各项检测满足规范要求时方可进入施工现场。
1.3最佳含水量的确定
根据路液稳定土击实试验,得出曲线方程,从而测定得出现场土质最佳含水量,根据最佳含水量及原土含水率进行补差计算,得出施工现场原土的补水量;若现场原土含水量大于最佳含水量,则原土需经晾晒,接近最佳含水量后方可展开后续施工。
1.4路液材料
我项目路液材料采用江苏路业建设有限公司专利产品,型号为R-1000,路液中的胶体与土壤、水分别产生不同效应的化学反应,从而达到防水及强度的要求。
路液与土壤最主要的反应是土壤中的SiO2和Ca(OH)2在路液的催化下,生成水化硅酸钙凝胶;胶体的形成使得土壤在加入路液以后,土粒间产生了新的有效润滑,起到润滑剂的作用,消除土粒间的摩擦力,使得土壤在碾压时达到更大的密实度。
路液与水反应主要是对土粒的弱结合水发生作用关系,路液与土中物质反应生成的胶体,很大程度上占据了原有弱结合水的位置,在机械碾压的物理作用下,使它们可以最大限度的接近土粒,随后在其他可溶性盐的作用下,胶体结构被破坏,这些胶体还原成了难溶性盐,而这些盐分本身就可以和土粒本身结合起来,一方面形成抗水性,另一方面可以通过这些盐的连接,使土粒之间建立稳固的连接,从而直接提高土的机械强度,达到工程要求。由于胶体可以进入土粒的水化膜,在碾压过程中又极易成为公共水化膜的一部分,所以它在往外排水的过程,使自身的固态性越来越高,并逐渐把周围的土粒强有力的胶粘在一起,使土粒形成新的离子间的连接力,使得土粒具有更高的抗弯拉的能力。
2.1原土固化测试
取原土、水泥、水、路液材料室内进行原土固化测试,处理大量试验数据,总结出稳定土配比、吸水率、水稳性、强度数据,如表1所示。
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序号 PO42.5(%)路液掺量(kg/m3)强度(MPa)吸水率(%)水稳性试验对象
150.52.45~2.520.4~0.5好水稳层
270.53.22~3.460.4~0.5好水稳层
3100.54.95~5.020.43好水稳层
450.21.63~1.680.4~0.5差水稳层
560.21.83~1.890.4~0.5一般水稳层
660.32.03~2.050.4~0.5一般水稳层
760.42.17~2.210.4~0.5较好水稳层
860.53.07~3.140.4~0.5好水稳层
根据原土固化试验数据从质量、经济角度多方面分析,得出适用于湿陷性黄土地基最佳配比,采用6%PO42.5水泥掺量、路液掺量0.5kg/m3,可以满足高速公路部分道路的技术要求。
2.2冻融试验
冻融试验采用开放系统冻融试验方式,即标准试块(直径50mm,高度50mm)在养护7和14天后,经-20Co(停留时间12小时~25Co(停留时间12小时)之间冻融循环20次后再浸水24小时后测定其抗压强度,每组实验有9个重复,抗压强度数据采用平均值。本实验所用配比为PO42.5(10%),路液R-1000用量500ml/M3干土。
无冻融7天无侧限抗压(MPa)冻融20个循环7天无侧限抗压(MPa)强度损失(%)无冻融14天无侧限抗压(MPa)养护14天冻融20个循环无侧限抗压(MPa)强度损失(%)
5.014.706.15.815.534.9
根据原土冻融试验结果显示,路液稳定土可以在冬季进行施工,强度损失明显较水泥稳定土低,具有一定的抗冻能力,可以在特殊条件下进行施工,在湿陷性黄土地基中可以取代部分水泥稳定土。
施工工艺
3.1土体摊铺
使用挂线摊铺机和洒水车进行挂线土体的摊铺,控制土体虚铺的厚度15-25cm,土体的表面平整度在3cm以内,避免因控制土体厚度和摊铺土体的高差较大等原因导致的洒水车颠簸,造成的铺路液剂撒布不均匀,产生的质量安全隐患。
3.2喷洒固化剂
将液态路液剂按照0.5kg/m3放置于洒水车中,经10min溶解,使固化剂与水进行充分相溶。按照虚铺平均厚度及最佳含水量计算出洒水车行驶速度及土体补水量,喷洒完成后,使用旋耕机进行场拌1遍,翻拌均匀后,静晾1h,保证土体与路液剂充分结合。
3.3水泥撒布
水泥撒布车需根据现场实际平均虚铺厚度,计算出土体每米用量,进而在车载电脑中进行设定行进速度及撒布量,避免因设定原因导致水泥掺量过多或过少,进而造成质量问题及材料浪费。
水泥撒布完成后,利用旋耕机翻耕2遍,翻耕深度比虚铺厚度少5-10cm,防止翻耕深度过厚导致下部原状土翻起导致路液剂含量偏低。充分拌匀,将水泥与土体充分结合,保证固化剂与水泥拌合均匀。
3.4碾压
水泥砂浆压路机进行撒布回收工作后在完成3h内,应同时使用一台光轮水泥压路机先对其进行强震静压1遍,弱震静振2遍,强振2遍,光轮水泥压路机进行碾压1遍至回收面,压路机的撒布时速一般可以控制在1.5-2km/h,以更好地有效保证水泥压路机撒布施工时的高度水泥铺路压实度。
3.5养生
采用土工布覆盖,做好警示标识,防止重型机械碾压破坏土体强度,覆盖土工布洒水养生7天,保证路液固化剂与水泥充分反应,提高早期施工强度。
试验检测
施工完成后28天,进行钻芯取样,芯样可以与沥青层同步取芯,但芯样长度不宜超过30cm,将完整芯样进行技术检测,检测样品具有无侧限的抗压强度,是否能够满足2.2mpa的技术性能要求。
结语
路液含水固化钢筋混凝土工程施工前必须根据现场混凝土样含水情况进行做击实际的试验,确定最佳的补充含水率,根据最佳的补充含水量等来确定钢筋混凝土实际的施工补充含水量,是可以保证钢筋混凝土工程施工的全过程补水质量的重要环节。利用水泥撒布车可以控制水泥撒布量,保证水泥掺量,对后期强度的提升提供保障。控制水泥掺量及路液材料掺量可以有效的控制成本投入。路液剂撒布完成后,亦可直接进行水泥撒布,对后续施工总强度影响不大。
与其传统工艺材料相比,路液混凝土材料的一个主要用途之一就是通过改变路基土壤的内在疏水性及亲和力,路液材料将土壤的亲水性永久地逐渐改变为疏水性,使由土壤以水为主要原料建成的混凝土路基就可以具有极好的水稳性。应用路液材料建造的路基经压实后,形成稳定整体的版块结构,其强度、水稳性、承载力等方面均有显著提高。并可减少路面(包括面层、基层)结构,替代传统工艺中的水泥稳定碎石、二灰碎石基层,大量减少石料的用量,大幅减少道路建设的直接成本。
参考文献:
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论文作者:郑兵兵1,徐大义1
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第3期
论文发表时间:2020/4/22
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