李 锋,游峰(1.河南省信阳市狮河区交通局,河南信阳464000;2.河南省信阳市公路工程处,河南信阳464000)

1 引言

在我国的公路建设实践中,普遍采用石灰稳定土,水泥稳定土,或综合稳定土类底基层、基层。这些半刚性基层具有需要的强度和刚度,但也存在一些缺陷,主要表现为:

(1)易产生收缩裂缝。

如果没有覆盖保护而遭受暴晒或养生不及时,不可避免要产生干缩裂缝;冰冻地区还可能产生温缩和干缩相结合的裂缝。

(2)受环境温度影响较大。

遭受反复冻融,其强度会下降。在伴随有自由水浸入时,甚至会遭受破坏。

(3)环境污染问题

石灰、水泥、粉煤灰在施工过程中,易形成有害灰尘。寻求更经济合理的基层材料,是目前世界上正广泛研究和实践的课题之一。中低级公路和无路面公路常常是,路况差,灰尘多,“晴天一身灰,雨天一身泥”,养护的劳动强度与养护费用居高不下。

有鉴于此,我们经过对多种土壤稳定材料的比较,选择了加拿大产的CBR PLUS固化剂,根据厂方提供的技术资料,做了500米的试验路段,从强度、耐久性、经济性、施工工艺等方面研究,来了解其使用性能和在施工实践中应用的可行性。

2 CBR PLUS土壤固化剂的工作机理

CBR PLUS是深褐色粘稠状液态阴离子粘土稳定剂,无毒性,使用安全。它通过在粘土的表面生成油状层而对土颗粒具有保护性,依靠其对泥土的离子交换和与泥土颗粒表面形成化学键固定具有高移动性的正离子,使泥土颗粒中的吸附水慢慢排出,并能防止水的再吸附,使土壤具有疏水性,从而降低了土粒对水的敏感性;碾压后,则可使土壤颗粒间具有良好的链接状态,以保持土颗粒的长期稳定状态,改进土壤的承重性能。

CBR PLUS在国外公路上已有20年的使用历史,成功铺筑了30000多公里的道路,被世界银行采纳为发展中国家乡村道路路面铺筑的首选方案。

3 试验段铺筑施工

3.1 施工准备

我们把试验路段选择在在建的信(阳)随(州)路信阳市狮河区段,该段为2004年3月开工建设的三级沥青混凝土路,基层为25 cm 厚、7 m宽6 水泥稳定土;面层结构为3.5 cm厚、6 Ill宽中粒式沥青混凝土,取桩号K21+280一K21+780为实验段,长度500米。

(1)颗分和塑液限

土样取自就近的生产用土场,按规范L1 对土样进行了颗粒分析和液塑限试验,以确定通过各筛网的通过量和液限、塑性指数。经平行试验得出土样的液限和塑性指数(见表l和表2)。

根据上述试验确定的土样分类,参考厂方提出的按美国AASHTo 分类表中对应的推荐用量,按照压实后25 cm厚的土层,1 m×l m 的面积初步确定CBR PLUS用量为15 ml/m。

(2)击实试验。

经对土样进行击实试验得出土样的最大干密度为1.82 g/co,最佳含水量为13.5%。掺加了CBRPLUS的土样再次进行击实试验,发现干密度基本不变,最大干密度仍为1.82 g/co。

3.2 施工组织与实践

(1)备土

挖掘机配合自卸汽车备土。经施工放样后,根据每桩号大致所需土量分两层均匀备土。第一层确定为13 cm,第二层确定为12 cm,松铺系数1.6O。检查新备土的含水量及颗粒情况。根据施工当日的天气情况,阳光充足,气温27。C。需在最佳含水量以上2 即开始用悬耕机沿路破碎大土块。按照使用说明中要求,泥土中块料不大于层厚z/3,我们在悬耕两遍情况下基本上杜绝了8 cm 以上土颗粒,达到施工要求。

(2)喷洒稳定剂、整平

根据施工放样结果用平地机初平后,即开始用掺加固化剂的洒水车喷洒稳定剂。应注意的是第一次喷洒时应力求均匀,且适用较小的流量与喷洒速度。只有较好地掌握了喷洒速率与喷洒面积的比率关系,才能在最后一次喷洒时,做到固化剂洒完时,恰好喷洒了整遍数。在每一遍喷洒后,立即用悬耕机翻拌一遍。一般情况下,喷洒三遍、翻拌三遍的效果较理想。翻拌后,用平地机整平。

(3)碾压

振动压路机静压一遍后,平地机精平。然后振动压路机振动碾压2~3遍,一般即可达到压实要求。

(4)抛洒磨耗层

如果短期内不进行面层施工,在第二层静压精平完成后,需要抛洒2~4 cm 碎石作为磨耗层。用振动压路机振动碾压使碎石嵌入土表层中。抛洒碎石要求疏密适宜,以碎石间隔2~5 cm,不堆积为适。

(5)洒水养生

整平压实后,便可开放交通,但在7天内每天需洒水养生一次。

4 试验段力学性能研究

7天养生期后开始对试验段强度进行检测。通过分别对试验段与生产段做的无侧限抗压强度试验。结果从表3可以看出,掺加了CBR PLUS的试验段初期强度较低,但14d的强度已与水泥稳定土较为接近。到40 d时,强度已大大超出水泥稳定土。而水泥稳定土的初期强度较高,到14 d以后基本上强度增长缓慢。第七天作的弯沉试验与生产路相比已经较为接近,而压实度得到明显提高。

5 生产应用可行性及经济分析

CBR PLUS的工程成本已低于6O元(每立方米土中CBR PLUS的费用)。与每立方米水泥稳定土所需费用相当。但考虑到使用CBR PLUS比水泥稳定的人工费,机械台班费和养生用水量等均少,还简化了施工工艺,综合考虑采用CBR PLUS固化剂每立方米总成本已经低于常规的水泥稳定土。

6 结论与建议

试验段经过一年多的生产实践,我们认为采用CBR PLUS固化剂有如下特点:

(1)使用性能好,有利于环境保护利用CBR PLUS稳定的土层在经过养生固化

后,无论是作为路面的底基层或作为低等级道路的面层,均具有较好的强度、水稳定性、冰冻稳定性和耐久性。作为面层时,能基本消除泥结碎石路面或无路面道路的灰尘,即使是雨天行车,也不会对路面造成损坏,大大减少了养护劳动强度,降低了养护成本。

(2)施工方便

CBR PLUS是一种慢性加固材料,从掺水加入到碾压施工的过程可延迟4~5天,而不会对其压实度和强度有明显影响,便于施工,而且完全可沿路拌和而无需集中厂拌。

(3)对掺加CBR PLUS稳定的土.}在较干燥的环境中养生其强度增长比在潮湿环境中更快,因此,不需要特别的养生措施。

(4)提高压实度,对碾压机械要求较低,容易达到规范要求的压实度值,从而减少机械费用。

(5)强度提升较慢,多雨地区且有通行压力的情况下,不太适宜。对于可封闭施工,尤其是少雨地区或旱季较适宜。

参 考 文 献

[1] 《公路工程土工试验规程》(JTJ051—93)[s].北京:人民交通出版社,1993.

[2] 《公路工程无机结合料稳定材料试验规程~(JTJ057—94)[s].北京;人民交通出版社,1994.

[3] CBR PLUS SUPER(泥土固化剂)手册JR].信恒企业(加拿大)有限公司,2001.