水泥和石灰改良路基填料对比试验研究-水利水运工程学报.PDF

第2期 水 利 水 运 工 程 学 报 No.2 摇 2010年6月 HYDRO鄄SCIENCE AND ENGINEERING Jun. 2010 水水泥和石灰改良路基填料对比试验研究 1 1 2 汪海洋 , 李粮纲 , 余摇 雷 (1. 中国地质大学, 湖北 武汉摇 430074;2. 中铁第四勘察设计院, 湖北 武汉摇 430063) 摘要:路基工程中经常采用向路基填料中掺入水泥、石灰(包括生石灰、熟石灰)等改良剂的方法来改良填料的 性质以满足工程要求.由于水泥和石灰的物理化学性质不同,其作用效果也会有所差异.在分析水泥和石灰掺 入路基填料后的作用机理的基础上,通过室内物理力学常规试验及室内重型击实试验,对比分析了这两种改良 剂对路基填料的改良效果,并提出了合理的工程建议. 关摇 键摇 词:路基填料;改良剂;水泥;石灰 中图分类号:TU411U214摇 摇 摇 文献标识码:A摇 摇 摇 文章编号:1009-640X(2010)02-0114-05 路基工程中采用的路基填料,经常存在很多缺陷,如水稳性差、黏性较高、膨胀率较大,以及填筑压实后 路基的无侧限抗压强度不满足工程要求等.因此,常采用掺入改良剂的方法来改良填料.路基工程中常用的 改良剂有水泥、石灰(包括生石灰、熟石灰)等. 由于水泥和石灰的物理化学性质的不同,这两种改良剂的作 用效果也会有所差异.本文在分析水泥和石灰掺入路基填料后的反应过程及作用机理的基础上,通过室内试 验,从影响路基质量的各个方面,对比分析这两种改良剂对路基填料的改良效果,并提出合理的工程建议. 1摇 对改良路基填料的基本要求 路基工程中,改良后的填料应满足以下要求:改变原填料的结构和颗粒组成,降低塑性指数;改变填料的 胀缩性指标,减小膨胀率;填筑压实后的路基力学强度应符合要求,无侧限抗压强度及饱和无侧限抗压强度 等应有所提高;水稳性明显改善;改变填料的最大干密度及最优含水量,便于施工过程中控制填料的含水量, 改善压实效果. 2摇 作 用 机 理 2.1摇 水泥改良作用机理 在水泥改良填料中,水泥、土和水之间发生了多种复杂的物理化学反应,其主要的作用机理有: 2+ - 2+ - (1)离子交换作用.水泥与水反应后的胶体中,存在着大量Ca(OH) 及Ca 、OH ,其中Ca 及OH 与土 2 粒表面吸附的金属离子进行吸附交换,使大量的土颗粒形成较大的土团,土团进一步结合成链条状结构的水 泥土,水泥土封闭了土团间的空隙,使其更加坚固,从而使改良填土具有较高的强度. 2+ 2+ (2)硬凝反应.养生过程中,水化反应不断深入,溶液中析出大量的Ca ,当Ca 达到一定数量时,就在 碱性环境中与填料中的SiO 和Al O 进一步发生化学反应,生成不溶于水的稳定的结晶矿物,进一步提高 2 2 3 了改良土的强度. - (3)碳酸化作用.混合料水化物中游离的Ca(OH) 不断地吸收水中的HCO 并和空气中的CO 作用, 2 3 2 [1] 生成CaCO ,使土固结,进一步提高土的强度 . 3 摇 摇