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2012年11月第11期
城市道桥与防洪
科技研究149
HAS土壤固化剂固化石屑道路基层抗裂性研究
黄又清1,沈福喜2,董超君
(1.武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北武汉430023;2.武汉建兴工程建设管理有限公司,湖北武汉430023)
摘要:月前我国高速公路建设中,半刚性材料以其强度高、造价低廉、原材料来源广泛等特点,被广泛应用于道路基层,但由于
半刚性材料抗裂性能不理想,导致公路使用寿命大大下降。为解决这个难题,采用新型灰渣基胶凝材料HAS土壤固化剂进行大
量试验,结果表明:用HAS土壤固化剂替代水泥做基层固结材料时,可以明显改善基层收缩性能。同时,在固化剂中添加粉煤灰
也可以在一定程度上改善基层抗裂性能。
关键词:HAS固化剂;半刚性材料;道路基层;抗裂性;含泥量;石屑
中图分类号:U414文献标识码:A文章编号:1009-7716(2012)11-0149-05
概述
2试验原材料
目前我国高等级公路建设中采用水硬性无机2.1固结材料
结合料稳定土形成的半刚性基层材料,以其能
HAS土壤固化剂,是一种矿渣基胶凝材料,密
使用原先不能使用的质量较次的石料、原料范围度2.96gm3,标准稠度用水量25%,0.08mm筛余
广、板体性好、强度和回弹模量值高、稳定强度增为2%,安定性合格,初凝时间1h0min,终凝时
长趋势、造价低、有利于机械化施工和适合现代重间3h40min,3d和28d抗折强度分别为4.0MPa
型交通对道路基层的要求等优势,被普遍使用,具和7.8MPa,3d和28d抗压强度分别为15.6MPa
有以往基层材料无法比拟的优点和广阔的使用前和35.2MPa。
景
2.2粉煤灰
但是这种水硬性无机结合料稳定半刚性基层
电厂粗灰,密度2.08g/em3,视密度0.75g/cm2,
材料在其强度形成及使用过程中会产生温度收缩含水率31.6%,需水量比118%,28d抗压强度比
裂缝和干缩裂缝6的,使路面结构整体性和连续性62.1%,其化学成分见表1。
被破坏,裂缝处弯沉增大和回弹模量降低,最终造
表1粉煤灰的化学成分
成道路使用质量和寿命大幅下降。另一方面,现行
成分SiO2Al2O3Fe_02Ca0R2如
烧失量
规范规定η基层用级配碎石含泥量必须小于5%。含量パ%)S1863824412187089041108
而实际工程中,运到施工现场的碎石实际含泥量
在15%以上,水泥稳定这种高含泥碎石会产生很2.3土样
多裂缝。由于直接造成水泥路面或沥青路面质量
土样取自某工程现场,含泥量较高,并含一定
问题频发,给业主、设计、施工单位带来了很大困量石屑。含水率为2.01%。级配见表2。
扰和压力,反复多次的道路修补也増大了城市道
表2石屑筛分试验结果
路的拥堵压力。
筛分尺寸mm19.59.4.752.361.250.074
本文结合武汉地区碎石含泥量大、道路质量各级通过量(%)97.1867562305235135
问题频发等实际情况,就地取材,采用HAS固化剂
为模拟施工现场固化剂稳定粒料中夹杂细粒的
稳定高含泥量碎石半刚性基层材料进行深入研现象,采用摻加细粒粘土(颗粒小于0.6m)的方
究,并在多条城市道路和快速路进行施工验证。研
法,观测含泥量对干缩性能的影响。本试验所掺加
究的顺利完成能解决道路基层干缩裂缝问题,从的细粒土塑性指数为24。
而提高道路寿命,并能大幅降低工程造价,有助于
推动武汉道路建设大发展,进而推动我国公路建3试验方案
设事业的发展起到积极的作用。
为尽量模拟集料中含泥量的变化情况,并结合
施工现场最不利的条件,考虑并设计了四种含泥量
收稿日期:2012-06-13
作者简介:黄又清(19%64-),男,湖北武汉人,教授级高级工
水平,分别为15%、20%、25%、30%。同时为检测粉
程师,从事道路交通设计工作。
煤灰(FA)对固化剂稳定粒料基层干缩的影响,外
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掺一定比例的粉煤灰,共设计16种混合粒料,编
号为H1~H8,M1~M8,见表3、表4。
1.95
表3HAS稳定粒料试验方案
G1.85
试验编号
HI H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8
1
-5
固化剂用量/(%)
556666
1.70
E) M6
7
含泥量/(%)
1520253015202530
1.65
表4FA改性后HAS稳定粒料试验方案
1.
5.86.36.87.37.88.38.
含水率/(%)
试验编号ML
M8
图4M5~M8击实曲线
固化剂+
从图1和图2可以看出,随着含泥量增加,最
20%F20%52020F30%30%F3wF3%Fx佳含水量增大,而最大干密度逐渐降低,同样含泥
含泥量15
量,固化剂用量增加,最大干密度增大,这是因为
20
3015202530
含泥量增加,会造成粒料需水量增大,干密度下
4试验结果及分析
降,而固化剂量增加,能有效的吸收水分和增加试
样的密实度。图3和图4表现出FA改性后HAS
4.1最佳含水率和最大干密度
稳定粒料最佳含水率规律基本和HAS稳定粒料相
击实曲线见图1~图4.
同,只是在含泥量低于20%时基本不变,FA为
2.26
20%时最大干密度随着含泥量增加而缓慢增大,而
FA为30%则在下降,这说明对于含泥量大的HAS
稳定粒料,FA改性后存在一个最佳的掺量。
4.2无侧限抗压强度
在研究固化材料稳定粒料的收缩性能的同时,
抗压强度也是必要的测定指标。即稳定粒料要有
2.11
ERH2
较小的干缩应变外,还应有较高的抗压强度。按照
击实试验得出的最大干密度和最优含水量配制圆
7.5
柱形试件,测定固化剂作用7d、28d的抗压强度。
含水率/(%)
图1H1~H4击实曲线
从图5和图6中7d抗压强度结果可以看出,
当稳定混合料中含泥量为20%左右时,出现最大
值。这是因为,在含泥量较小的级配中,细粒料含
E、
量偏少,与固化剂、水形成的结合料含量少,稳定
效果未达到最佳;当增加细料含量时,由于细粒料
215
的增多,级配发生改变,更多的集料“悬浮”在结合
日H6
210
料中,抗剪切能力下降。另外,随着固化剂掺量的
加大,强度有所提升;对于掺人粉煤灰的试件而
言,20%的FA掺量下强度指标好于30%的掺量
5.15.66.16.67.17
含水率/(%)
试件,这说明外掺料FA的掺量有一最佳值,过多
图2H5~H8击实曲线
掺人FA导致级配变化,降低了稳定混合料强度,
28d抗压强度结果也反映了这一规律。这说明,强
2.00
度指标并非在含泥量越小时越好,由于稳定混合
料存在一个合理最佳级配组成,因此处于最佳级
配下含泥量水平时,试件达到最大抗压强度,增大