广西天然碎石土路面低造价硬化技术研究

广西天然碎石土路面低造价硬化技术研究 广西天然碎石土路面低造价硬化技术研究 广西天然碎石土路面 造价硬化技术研究 黄星海,苏应全,张洪举,杨慧丽 (1.广西壮族自治区公路管理局,广西南宁530021;2.交通运输部公路科学研究院,北京100088) 摘要:以广西农村公路砂石路面为依托进行低造价改造技术的试验研究,经现场取样和室内,外试验.结果表明:对于 现有碎石土路面,添加占总量20%,30%的粘性土作为胶结材料时,能显着改变碎石土的颗粒级配,易于形成路面板块;再 添加占胶结材料2%的石灰进行改善,能大幅提高路面结构的强度和水稳性能;若再添加水泥等胶结材料,虽可进一步提高 强度,但不利于 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 .故对于农村公路天然碎石土路面,建议采用路拌法泥灰固结. 关键词:路面;碎石土;硬化;级配 中图分类号:U416.214文献标识码:B文章编号:1002—4786(2010)08—0241—04 DoI:10.38696.issn.1002—4786.2010.08.038 Low-costHardingTechnologyforNaturalMacadam PavementinGuangxi HUANGXing-hai,SUYing-quan,ZHANGHong-ju,YANGHui—li (1.HighwayAdministrationBureau 2.ResearchInstituteof ofGuangxiZhuangAutonomous Highway,MinistryofTranspo~, Region,Nanning530021,China; Beijing100088,China) Abstract:Basedonthesand-gravelpavementofGuangxiruralhighway,thetestresearchon low— costreconstructioniscarriedon.Thoughfieldsamplingaswellasindoorandoutdoortest,the resultshowsthatinallusiontothepresentsand— gravelpavement,addingclaysoilascementingmat— ter,thecontentofwhichis20%-30%oftotalmixture,canobviouslychangethegradationof macadam,andthepavementslabiseasytoform.Meanwhileaddinglime,thecontentofwhichis 2%ofcementingmatter.canheightenthestrengthofpavementstructureandwaterstableproperty greatly.Ifcementorothercementingmatterisaddedinaddition.thoughthestrengthcanbeheight— enedfurther,butitgoesagainstconstruction.Therefore,inallusiontoruralhighwaynaturalmacadam pavement,itissuggestedthatusingroad-mixingmarlforconcretion. Keywords:pavement;rubblization;harden;gradation 1引言 在西部公路建设中,基本路网主要是由低等级 的农村道路构成的.而大量的农村公路由于建设资 金匮乏,均采用了简易的路面结构,天然碎石路面 便是其中经常采用的一种.这种简易路面结构松 散,处于晴天"扬灰",雨天"水泥",日久"坑塘"的 状况,不仅不能满足承载能力要求.在恶劣气候条 件下甚至无法通行,无法抵御自然灾害,因此必须 对其进行硬化改善. 在天然碎石土路面硬化改造的过程中必须考虑 以下两个因素:其一是建设资金的限制,不可能采 用中高等级的路面结构,仅能结合地产材料进行低 f242f 造价的改造;其二是农村公路建设水平的限制,大 部分的农村公路等级较低,无法达到部颁等级公路 建设标准,且施工管理技术水平有限.基于上述考 虑,对于西部地区农村公路中的天然碎石土路面, 主要考虑按泥结碎石或泥灰结碎石路面改造 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 进 行硬化处理. 2依托工程及依据的主要规范 结合依托工程崇左市大新县部分等外级农村公 路现状(见图1),参照原85路面 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范中泥结 碎(砾)石路面和现《公路路面基层施工技术规范》 (JTJ034—2000)中级配砾石基层的要求,对现有松 散的天然级配的碎砾石路面材料掺配粘土进行粒料 改善.可能的情况下再掺加低剂量的石灰,水泥, 进一步提高路面强度.在施工工艺方面,考虑农 村公路施工力量较薄弱,技术水平和设备装备水 平较低,选用路拌法进行路面硬化处治施工. 图1部分农村公路路线 主要硬化改造方案有以下三种:方案一是采用 参照泥结碎石路面材料组成.在原天然碎石中加入 总量为20%的粘性土:方案二是参照泥灰结路面结 构材料组成,在方案一的基础上.再添加剂量为胶 结材料2%的石灰改性:方案三是在方案二的基础 上再增加剂量为2%的水凝改性,以进一步提高路 面强度和整体性. 根据上述情况,对依托工程进行现场调查,取 样,开展室内试验研究,以期进一步指导工程实践. 3室内试验研究 室内试验针对依托工程的现场取样,主要进行 了颗粒分析,标准击实及无侧限抗压强度试验,在 试验过程中注意观察材料板块成型情况. 3.1材料的级配组成 3.1.1天然级配 根据依托工程选定的试样为青灰色石灰岩混合 料,颗粒粒径分布范围较大,最大粒径超过了 53mm,但超大粒径颗粒数量较少.对试样进行了 室内筛分试验.结果见图2. 一10o.0 o?0 60.0 匝 列40.0 2O0 磷}0 .0 磊ll—?一天然级配一 ,II]—?|__级配碎石基层规范上限一———— 1级配碎石基层规范下限 ———— Il?J}}L.U1I1……I一——,—— 广一—lIIjI1 粒径(mm) 图2天然级配与级配碎石规范级配的比较 由于天然级配的碎石土颗粒粒径偏粗(见图 3),要形成泥结碎石路面要求的密实结构,其填 充材料明显不足.胶结强度较低,容易造成路面结 构松散.要改变这种状况,必须对天然碎石土进行 级配调整. 图3天然级配试样 3.1.2掺配粘土的级配及技术指标 为了改善级配碎石的级配组成,提高细颗粒含 量.以便于形成密实路面结构,按方案一选用粘土 作为掺配材料,粘土颗粒能同时起到胶结材料的作 用,有利于提高路面结构的稳定性. 掺配粘土的颗粒级配组成见图4. 斟 列 士 麟 o0 8O 60 40 20 O 1 , ,\ 'II l 1,.''一--I- 颗粒粒径(mm) 图4掺配粘土的级配曲线 3.1.3合成级配 按泥结碎石路面要求.同时考虑到天然级配碎 石土中细料含量偏低.为保证配置的混合料处于密 实状态并具有较好的胶结性能,室内掺配时,按土 石比为2:8控制.即按土颗粒含量占混合料总重的 . 20%进行级配调整,调整后的级配组成如图5所示 攀 g 一 稍 .95 93 .91 .89 .87 85 图6天然级配素土击实曲线 图7土石比为2:8ttg素土击实曲线 从上述标准击实试验结果可以看出,天然级配 的试样其最大干密度约为1.885g/ems,对应的最佳 含水率约为9.5%,但从击实后试样的成型情况来 看,颗粒较松散,且由于试样透水性较好,试样底 部出现泌水现象,胶结材料明显不足,工程实践中 不易形成板块状的路面结构型式. 土石比为2:8It,-j,击实后试样的最大干密度约 为1.94g/em.对应的最佳含水率约为ll%,击实后 试样整体结构密实.利于路面形成板块结构,同时 试样表面有明显的石料,利于表面的抗磨耗.而且 当试样含水率较高时,表面未出现泥浆,对于雨天 行车不会造成不利影响. 3.2.2方案二:掺配2%石灰改性击实试验 室内对土石比为2:8的混合料进行了按土颗粒 含量掺2%石灰改性后的标准击实试验,试验结果 如图8所示. 8土石比为2:8时掺2%石灰改性后的击实曲线 从掺2%石灰后的击实试验结果可以看出.掺 加石灰后.由于土颗粒含量不同及石灰掺量的差 别,混合料的干密度明显下降,最大干密度均为 1.9g/era,对应的最佳含水率为12%,13%.从击实 试验试件的成型状态来看,胶结材料的性能明显改 善,试件的整体性得到了进一步的强化. 3.2.3方案三:掺配2%石灰+2%水泥改性击实试验 鉴于前述试验结果,为进一步提高胶结材料的 性能,室内对土石比为2:8的混合料在掺加2%石灰 的基础上,再掺加2%的水泥进行了击实试验,试 验过程中,先对原混合料加石灰焖料,在击实前掺 加2%水泥.拌和均匀后随即进行击实试验,试验 结果见图9 992%石灰+2%水泥改性后的击买曲线 从试验结果可以看出.掺加水泥后混合料的最 大干密度略有降低,对应的最佳含水率有较大幅度 的增加,从击实试验的试件成型情况来看,试件的 整体性确实得到了改善.试件成型经室温养生3d后. 用振捣棒轻轻敲击试件侧面.未出现碎裂现象. 3.3无侧限抗压强度试验 根据《公路路面基层施工技术规范》,在室内进 行了不同级配及胶结材料的混合料的无侧限抗压强 度试验 对于天然级配的材料.按照击实试验结果制样 后,浸水过程中试样整体松散,按土石比为2:8掺 加土颗粒后.浸水过程中试样表面及边缘出现局部 的松散现象,在不掺加石灰时,试件浸水后质量损 失均不满足规范要求.掺加石灰后浸水试样的稳定 性明显改善.掺加水泥后试样浸水稳定性较好. 室内无侧限抗压强度试验结果如图1O所示. l 1 4 6 三1.2 垂8 : 位移(mm) 图1O改性混合料的无侧限抗压强度曲线 由无侧限抗压强度试验结果可以看出,原天然 级配混合料由于细料含量偏低且多为砂性材料,作 为路面材料结构应为骨架孔隙结构,加之胶结材料 性能较差,在外荷载作用下其水稳定性较差,容易 出现松散现象,无侧限抗压强度极低. 方案一.加入粘性土后.试件结构的整体性有 所提高,能够形成板块,但土颗粒浸水后胶结性能 下降,仍存在局部松散,剥落现象,试件的强度有 所提高,且随土颗粒含量的增大,整体强度有下降 的趋势. 方案二,掺加低剂量的石灰改善土颗粒的胶结 性能,对于提高混合料的整体水稳性和工作性能效 果明显,掺加石灰后,混合料均能形成较完整的试 件,作为路面材料能够形成路面板块,试件的强度 和水稳性均有大幅度的提升. 方案三,掺加水泥可以进一步提高混合料的路 用性能,无论是强度或试件的水稳性都有显着提高. 4硬化改造方案 根据室内试验结果.结合广西区农村公路建设 现状,对于等外级农村公路的砂土路面低造价改 造.建议采用掺加粘土,并按土颗粒质量比的2% 掺加石灰进行改性,一来可以满足目前的交通需 求,二来改造后的泥灰结级配碎石路面,完全满足 作为后期中高级路面基层的质量要求,可以为后期 的路面黑色化做好准备. 具体的改造方案.建议结合既有道路及地产材 料情况.采用如下两种方式: 一 是在原有道路基础上进行改造,对原路面进 行整平压实后.按上述试验结果加铺15era厚的泥 灰结级配碎石路面,在提高路面通行能力的同时, 有效改善路面排水: 二是对于局部地段.可以根据原道路表面松散 情况.直接添加胶结材料,经现场拌和后压实形成 新的路面结构,在改善路面通行能力的同时,最大 限度地降低工程造价. 5结论 通过对西部地区等外级农村公路碎石土路面进 行的低造价改造方案的试验研究,得出以下结论: a)原路面结构材料的天然级配碎石土,颗粒偏 粗,细料偏少,胶结性能较差,导致原路面结构强 度和水稳性较差,原有道路的通行能力较低; b)对原天然级配碎石土按土颗粒含量为20%调 整级配组成后.如剔除超粒径颗粒的影响,级配基 本满足级配碎石规范要求,但考虑到超粒径颗粒较 少,且剔除超粒径颗粒的成本较高,实际使用中可 以不剔除超粒径颗粒: C)在级配调整后的碎石土中按土颗粒质量比的 2%添加石灰,可有效改善胶结材料的性能,有利 于路面板块的成型,能大幅提高路面结构的强度和 水稳性,较好地改善通行能力,考虑到造价的限 制,添加低剂量水泥施工的难度以及混合料中土颗 粒含量对添加水泥效果的影响,实际使用中不建议 采用该方法: d)对于原等外级农村碎石路面,根据试验结 果,建议采用人工沿路拌和法施工的泥灰结级配碎 石路面结构,其在降低造价的同时,可有效提高农 村公路的通行能力. 以上结论的取得.仅囿于依托工程送检试样的 室内试验.在实际应用中.还需结合实际情况,进 行更深入细致的试验加以验证. 参考文献 『1】JTGB01—2003,公路工程技术标准[S】. 『2]JTJ034—2000,公路路面基层施工技术规范【S1. 『3]JTGE40—2007,公路土工试验规程fS】. 【4】JTJ057—94,公路工程无机结合料稳定材料试 验规程fS1. 基金项目:广西交通厅科技项目(广西区交通厅交综合发 (20o7~76号) 收稿日期:2009—12—0l