高性能固化土路床性能研究

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红砂岩风化土广泛分布于我国西南地区,具有粘聚力低、遇水易崩解等特点,难以满足高等级公路路床填筑的要求。本文采用固化剂A-1对红砂岩风化土进行改良,以研究改良后红砂岩风化土在路床应用中的路用性能为目标,旨在为固化剂改良红砂岩风化土的推广应用提供科学依据,使废弃土方得到有效利用,同时减少传统筑路材料在路基填料中的使用,进而减少石料过度开采对生态环境带来影响。通过室内试验、理论分析和铺筑试验路相结合的方法对固化剂A-1改良红砂岩风化土进行系统研究,主要研究内容和成果如下:
  (1)通过室内试验对红砂岩风化土的最大干密度、最佳含水率、颗粒分析、塑性指数和CBR值等进行研究,然后加入固化剂A-1和W-0.2进行击实试验和CBR试验,由工程实际和经济效率综合确定配合比为3%固化剂A-1改良红砂岩风化土,用扫描电镜对比分析了改良前后的土壤间微观结构。
  (2)对不同掺量固化剂A-1的固化土的路用性能和延迟时间进行研究,分析影响固化土CBR值、无侧限抗压强度、水稳定性的因素,分别建立了龄期、固化剂掺量与无侧限抗压强度的关系式。结果表明,随着固化剂A-1掺量的增加,固化土的CBR值迅速增加,CBR值随着固化剂A-1掺量变化呈非线性增长。无侧限抗压强度与龄期呈较好的对数函数关系式,与固化剂掺量呈较好的线性函数关系式。随着固化剂掺量的增加,固化土的水稳系数增大。随着固化剂掺量的增加,固化土凝结时间越短,固化土的强度降低越快。通过固化土与水泥土CBR值和延迟时间对比,得出相同掺量下固化土CBR值和延迟时间优于水泥土。
  (3)通过室内动三轴试验研究了围压、含水率、压实度和固化剂掺量对固化土动回弹模量的影响并拟合室内动回弹模量预估模型。研究表明,随着围压的增大,动态回弹模量大致呈线性增加。固化土动态回弹模量受含水量影响较大,在最佳含水率时固化土动态回弹模量达到最大。固化剂掺量为2%~3%时,固化土的动态回弹模量增长速度小于固化剂掺量为3%~5%时增长速度,固化剂掺量增加对回弹模量的增长速率起到一定的促进作用。
  (4)运用固化土的施工工艺于成都铺筑试验路段,现场用PFWD对试验路段不同养护时间的弯沉和动态回弹模量等指标进行检测。结果表明,改良后未养生、养生1d和7d后动态回弹模量分别是改良前的1.67、3.29和4.07倍。建立了室内试验动态模量MR与现场动态模量EP的关系式EP=13.66MR-1534.44。
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