水泥再生石灰稳定土配合比设计

高文号， 刘 鹏

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088 )

水泥再生石灰稳定土配合比设计

高文号， 刘 鹏

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088 )

文章依托京台高速公路蚌埠至合肥段改善工程，充分利用既有道路底基层石灰稳定土，对水泥再生石灰稳定土配合比设计方法进行研究。通过室内原材料检验、不同水泥剂量击实试验、强度试验以及稳定性试验，试验结果表明水泥再生石灰土与典型半刚性材料具有类似物理特性，其路用性能较好，适用于高速公路底基层。

石灰稳定土；水泥；再生；试验

0 引 言

自1988年中国(大陆)第一条高速公路沪嘉高速建成通车以来，20多年间中国高速公路建设获得了举世瞩目的成就，截止2013年12月31日，全国高速通车里程已经超过了10万km，超过美国(高速通车里程7.6万km)，排名世界第一。与此同时，我国20世纪90年代初期开始修建的许多高等级公路已逐渐进入大面积改造维护期，在改造施工过程中，如何处理裂缝病害石灰改善土底基层，若挖除废弃，将造成环境污染，因此，为节约工程投资，避免污染环境，需对石灰稳定土进行再生。本文结合京台高速公路蚌埠至合肥段改善工程中实例，就水泥再生石灰改善土配合比设计进行探讨[1-5]。

1 原材料性质

1.1 原石灰稳定土

选用旧路面回收的石灰稳定土，晒干粉碎后过0.36 mm方孔筛。通过试验测定其液限28.3%，塑限13.9%，塑性指数14.4。采用EDTA滴定法测定石灰剂量，发现有效氧化钙剂量几乎为零，说明原石灰稳定土的石灰已完全反应。

1.2 水 泥

水泥作为再生胶结料，其加入有利于混合料的成型，有利于提高混合料的强度。水泥的初凝时间宜在3 h以上，终凝时间应在6 h以上，10 h以下，试验选用P.C32.5水泥，各项指标均满足规范要求[1-5]。

2 配合比设计

2.1 级配曲线

根据相关研究资料表明，对于水泥改善混合料，颗粒越粗，在拌和、运输、摊铺或整平过程中越容易产生颗粒离析现象，也难得到一个平整的表面。但颗粒越小，破碎设备要求较高，成本较大，结合本项目实际情况，对于破碎后石灰土最大粒径控制在31.5 mm以内。通过对现场石灰土风干、破碎，室内级配范围如图1所示。

图1 水泥再生石灰土混合料级配曲线

2.2 击实试验

为确定不同水泥剂量最大干密度和最佳含水量，初步设定3%、4%、5%三种水泥剂量，通过改变含水率，分别为14%、17%、20%、23%和26%五种含水量，进行配料拌和。由于目前国内尚无水泥土击实试验规程，常规水泥土击实分为湿法制备水泥土击实(加水浸泡24 h后)和干法制备水泥土击实(加水后立即)。湿法制备水泥土击实，此时水泥土中的水泥与水已产生水化反应、颗粒与水化物的作用及水泥与土的相互作用，使得水泥土固化建立具有一定机械强度的网状结构，此时击实将破坏内部网状结构，不利于水泥土成型和后期强度形成。干法制备水泥土击实时水泥的水化反应才刚刚开始，水泥土尚没有形成上述具有一定机械强度的网状结构，不影响水泥土成型和后期强度。鉴于上述原因，本次水泥再生石灰稳定土采用干法制备水泥土，按照文献[1]进行重型击实法击实[2-4]。水泥再生石灰土击实曲线(水泥剂量3%、4%、5%)，如图2～图4所示，重型击实法最大干密度、最佳含水量、如表1所列。

图2 水泥再生石灰土击实曲线(3%水泥剂量)

图3 水泥再生石灰土击实曲线(4%水泥剂量)

图4 水泥再生石灰土击实曲线(5%水泥剂量)

表1 不同水泥剂量最大干密度和最佳含水量

2.3 无侧限抗压强度检测

根据不同水泥剂量的最大干密度与最佳含水量，采用静压法成型无侧限试件，测其高度与质量后进行标准养生(温度20 ℃±2 ℃、湿度95%以上，恒温保湿养生6 d，浸水1 d)七日后测得每组试件的强度代表值，如表2所列。

2.4 水泥剂量滴定标准曲线

按照确定的配合比，配置水泥剂量室内标准曲线，通过EDTA滴定法试验得出水泥再生石灰稳定土水泥剂量滴定标准曲线(图5)。

表2 每组试体强度代表值

图5 水泥剂量滴定标准曲线

3 水稳定性分析

为进一步验证水泥再生石灰稳定土水稳定性，选3%、4%、5%的水泥用量，按照同一配比同一龄期分别成型两组平行试件，一组浸水24 h，另一组不浸水，测试其无侧限抗压强度，试验结果见表3所列。

表3 无侧限抗压强度

由表3可以看出，在不同水泥剂量情况下，水泥再生石灰稳定土的软化系数均大于0.9，表明水泥再生石灰土具有较好的水稳定性。

综合上述分析，根据试验结果，在各项指标满足设计要求的前提下，本项目拟定水泥再生石灰稳定土配合比为： 水泥剂量4.0%，最大干密度1.669 g·cm-3)，最佳含水量20%[2-12]。

4 结 论

(1) 试验结果表明，水泥再生石灰稳定土具有典型的半刚性物理特性。

(2) 室内试验结果表明，水泥再生石灰稳定土具有较好路用性能，可用于底基层。

(3) 试验结果表明，随着水泥剂量增加，水泥再生石灰稳定土最大干密度逐渐减小，最佳含水量变化不明显[1-13]。

[1] 张 倩，韦华威．水泥冷再生灰土试验研究[J].公路,2012(12):144～146.

[2] 谈云志，喻 波．重塑石灰土的强度恢复方法与机制初探[J]．岩土力学，2015，36(3)：633～638．

[3] 程 钰，石名磊．石灰改性膨胀击实曲线的双峰特性研究[J]．岩土力学，2011，32(4)：979～983．

[4] 张永防，王秉勇．石灰(水泥)改良土技术的有关问题[J]．铁道工程学报，2007(S1)：8～11.

[5] 吴 峻，尹利华.陕西膨胀土引起的工程病害及防治措施[J].长江大学学报(自然理工版) ，2006，3(4)：130～132.

[6] 江菊英，强成仓.水泥土击实实验方法探讨[J].西部探矿工程，2016(8)：43～45.

[7] JTG D30-2004，公路路基设计规范[S].

[8] JTG TF20-2015，公路路面基层施工技术细则[S].

[9] JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[10] JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[11] JTG B01-2003，公路工程技术标准[S].

[12] 沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京：人民交通出版社，1998.

[13] JTJ E51-2009,公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

2016-12-09

高文号(1976-)，男，安徽庐江人，安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司教授级高工．

U416.212；412.222

A

1673-5781(2016)06-0789-03