粉土路堤填料改良方法正交试验研究

粉土路堤填料改良方法正交试验研究摘要:亚砂土、亚粘土作路基基层、底基层填料土必须进行固化改良，本文以CBR强度为标准，按照正交试验设计方法开展不同配合比因素分析，提出经济合理的改良方案，为用于路基填料的改良土提供参考。试验结果表明：采用水泥-粉煤灰组合、水泥-石灰组合对其进行改良后，可以显著改善填料土的强度和水稳性，满足规范中路床土最小强度的要求，并最终给出黄泛区低液限粉土路基改良方案为水泥-石灰组合掺和比为2%+4%，压实度不低于95%。关键词:路基填料；改良土；CBR试验；正交分析AnalysisofImprovedSoilsofLowEmbankmentinFloodStorageandDetentionAreasBasedonOrthogonalexperimentLIUYong-Jun(ShandongroadandBridgeConstructionCompanyLimitedpostcode：250000)Abstract:Thesub-clayoflowembankmentinfloodstorageanddetentionareasshouldbeimprovedwhenbeingusedasthesubbasecourseorthesub-subbasecourse.AccordingtothecriterionofCBR,thispaperinvestigatestheimprovedsoil6 stabilizedwithdifferentmixproportionsoflime-flyash,cement-flyashbyorthogonaldesignmethodandgivesareasonablescheme.TheanalysiswillofferthebasisfortheimprovedsoilswhichwillbeusedasfillingmaterialsforYellowRiverfloodingarea.TestindicatesthatthisimprovingmethodwithindesignedproportionswillbetterthestrengthofCBRandwaterstabilityofthesubbase,satisfythedemandofcriterion.Inviewofsub-clayinfloodstorageanddetentionareas,theauthorrecommendsthat,thecementshouldbecontrolledin2%andthelimecontentin4%andthecompactednessisnotlessthan95%.Keywords:embankmentfiller;theimprovedsoils;CBR;orthogonalexperimentmethod中图分类号：U213.1+1文献标识码：A文章编号：0前言6 路基填方材料最小强度（CBR）和土质路堤压实特性作为路基工程的质量控制的关键指标，在《公路路基施工技术规范》中有明确的规定[1,2]。承载比试验是通过在规定尺寸的探头贯入土中过程中测定其特定的荷载强度来判断土体局部抗剪切能力。该试验结果用CBR值表示，指试料贯入量达到2.5mm时，单位压力对标准未筛分碎石压入相同量时标准荷载强度的比值[3，4]。亚粘土和亚砂土直接作为滞洪区路基填料时由于粘聚力差、易于松散；尤其水稳性差，饱和后土颗粒之间失去粘结力，抗剪强度骤降，易使土体软化、瓦解，呈流砂状态，需要进行路基填土的改良。目前针对填土的改良一般是通过掺加石灰、水泥、粉煤灰等固化材料来达成改良目的，国内也有大量研究人员进行过该方面的研究[3,4,5,6]，但是由于各地区的具体土质及工程环境不同，具体的改良土的强度特性也表现出很大的差异，需要通过室内CBR试验开展相应的研究。本文针对黄泛区粉土土质，分别采用水泥-粉煤灰、水泥-石灰2种组合分别开展基于正交试验设计的室内CBR试验，为该滞洪区不良土质路基填料改良提出最佳方案。1试验材料基本指标本试验用土选自山东黄泛区典型亚粘性土、亚砂性土，试样前采用土样经过风干碾碎过5mm圆孔筛，其物理力学指标详见表1。水泥(C)为钟山牌复合普通硅酸盐水泥，标号为C32.5，比重为3.0，初终凝时间分别为：3.0h与5.67h,标准稠度用水量为28.9%。粉煤灰取自某电厂，II级，相对密度为2.20g/cm3，轻型击实试验测得其最大干密度为1.33g/cm3，级配良好，其中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO含量分别为53.46%、6 27.25%、5.3%、2.34%、1.56%，烧失量为5.37%。石灰(L)选用德州产钙质生石灰，试验前测得所制成消石灰的有效CaO、MgO的含量为64.1%，属于Ⅱ级消石灰。素土、水泥、粉煤灰颗粒级配曲线见图1。表1试验用土的物理指标图1颗粒级配曲线Fig.1Particlegradationcurve2试验方案与方法2.1试验方案设计本次试验分别采用水泥-粉煤灰(C-FA)、水泥-石灰(C-L)各组合以不同掺量与滞洪区土样加以混合形成不同类型的改良土，各组分掺量百分比基于干土质量。考虑到CBR试验的费时费力，本次试验利用正交试验设计方法，分别以石灰或水泥剂量、粉煤灰与水泥或石灰质量比、压实度作为影响因素，考虑到技术和经济原因各因素拟定三水平，采用L9(34)正交表，具体各配比方案详见表2。表2改良填土各组分配比及试验结果2.2试验方法6 试验均按照部颁《公路土工试验规程》(JTJ051-93)[7]和《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)[8]进行。(1)土样经过风干碾碎过5mm圆孔筛,按照试验方案设计中的配合比，用重型击实法测定不同石灰及水泥剂量对应的最大干密度和最佳含水率。(2)掺灰试样:先将过筛土样调配至最优含水率,拌和均匀,闷料12～24h;根据不同的掺灰比掺入不同剂量的掺合剂,调和均匀,在松散状态闷料24h;调配处理过的混合料至最优含水率,拌和均匀,闷料12h准备制样;若为水泥试样,掺入水泥拌和均匀及制样的过程必须在1h内完成。(3)制样按照压实度要求计算称重，采用静压法一次性成型，并在加载试验前浸润96h再进行CBR试验。3试验结果与分析3.1初步分析对于路基填料而言，CBR值越大表示局部抗剪切能力和变形的能力越好，路基稳定性越好。从表2试验结果直观比较,在18个组合中,B7编号的CBR值最高,6 其次是B5编号。其共同特点是压实度为96%。表明压实度对土的承载力影响明显。同时对于上述所有组合配比而言，都远远大于路基路堤填料的最低3%、4%的规范要求。所以从综合考虑到经济因素和现实施工可操作性等方面，这里我们初步推荐水泥3%+粉煤灰6%组合或者水泥2%掺和4%石灰组合进行填料的改良。6