石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的路用性能試驗研究

□文/王 雷

經濟與技術的發展，需要大量的公路橋梁等基礎設施的建設，這一過程中需要耗費大量的建筑材料，因此，各地紛紛開山劈石，以獲得混凝土建筑材料的集料。而石料生產過程中，山表面的風化石及土不能作為集料，粉碎后就是粉碎山皮土。山皮土作為公路的路基建筑材料使用，其性能優于一般的土。

如果將山皮土粉碎后摻入適量的石灰粉和粉煤灰，使混合料形成較高的強度和良好的水穩定性，使其滿足JTGD50—2006《公路瀝青路面設計規范》對基層、底基層材料的強度要求，即可以大大節約資源、降低工程造價。本文通過系統的試驗研究，探討石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的抗壓強度、劈裂強度、剛度、抗凍性能等路用性能指標。

1 原材料性質

1.1 石灰

石灰均采購自天津薊縣，有效氧化鈣和氧化鎂的合量為59.2%，屬于Ⅲ級鈣質消石灰。

1.2 粉煤灰

粉煤灰是火力發電廠的一種廢棄物。來自天津市軍糧城發電廠，粉煤灰的各項指標均符合JTJ034—2000《公路路面基層施工技術規范》的相關要求，粉煤灰的主要化學成分見表1。

表1 粉煤灰的主要化學成分 %

1.3 土

土為低液限粘土，塑性指數12.86，液限32.79，試驗前將土烘干碾碎，使顆粒均＜5.0mm。

1.4 山皮土

山皮土是山上優質石料表面的一層風化巖石和土的混合料，性質介于土和巖石之間，粉碎后供試驗用。

2 力學性能試驗

2.1 標準擊實試驗

首先需要根據JTGE40—2007《公路土工試驗規程》的相關方法，進行試驗室標準擊實試驗，以確定石灰粉煤灰穩定土不同配合比時的最大干密度及最佳含水量，見表2。

表2 石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的標準擊實試驗結果

由表2可以看出，隨著山皮土含量的增大，混合料的最大干密度會增大，而最佳含水量會稍微減少。

2.2 無側限抗壓強度

依據表2確定的石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的最佳含水量和最大干密度，根據JTGE51—2009《公路無機結合料穩定材料試驗規程》的相關方法，制備不同配比的試驗試件并養生至不同齡期，測得其各齡期浸水無側限抗壓強度，見表3。

表3 石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的無側限抗壓強度試驗結果

由表3可以看出，石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土具有較高的抗壓強度，3種配合比的混合料7d無側限抗壓強度值均＞0.8MPa，滿足JTGD50—2006對公路基層、底基層材料的強度要求，可以作為公路的（底）基層材料。同時，石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的抗壓強度會隨齡期而增長。

2.3 劈裂強度

作為公路的基層或底基層材料，石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土會受到拉力的作用，其必須具有一定的抗拉能力。分別成型不同配比的石灰粉煤灰穩定土試件，測試其劈裂強度（間接抗拉強度），見表4。

表4 石灰粉煤灰穩定山皮土的劈裂強度 MPa

2.4 抗壓回彈模量

根據JTGE51—2009的相關方法，測得不同配比的石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的抗壓回彈模量值，見表5。

表5 石灰粉煤灰穩定鋼渣土的抗壓回彈模量值 MPa

2.5 小結

與常用的基層、底基層材料相比石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的劈裂強度值較高，大于二灰土，與石灰土碎石相當；抗壓回彈模量值較大，介于二灰土與石灰土碎石之間。見表6。

表6 常用基層、底基層材料參數 MPa

3 抗凍性能

根據JTGE51—2009的相關方法，養生至180d，進行凍融試驗。測得石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的抗凍性能試驗結果見表7。

表7 石灰粉煤灰穩定山皮土的抗凍性能試驗結果

由表7可知，石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土具有良好的抗凍性能，可以用作中冰凍區以上的寒冷地區的公路基層或底基層材料。

4 結論

1）石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土具有較高的抗壓強度、劈裂強度和剛度、良好的抗凍性能。

2）石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的強度隨齡期的增大而提高。

3）試驗范圍內各種配比的石灰粉煤灰穩定粉碎山皮土的7d無側限抗壓強度值均＞0.8MPa，滿足公路基層材料的技術要求，可以作為公路瀝青路面的基層材料及底基層材料。