CN103290750A - 一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，属于土木工程领域。对于建筑在含盐量为5-44%，特定盐分种类及含量的超（强）氯盐渍土场地的道路，取轻烧氧化镁、氯化镁、矿物掺合料、外加剂的混合物作为胶结材料，控制盐渍土含水量使胶结材料与盐渍土拌合均匀形成的胶结盐渍土处于最佳含水量；将胶结盐渍土作为道路路基、基层或底基层填料，分层铺平压实，压实度符合设计要求。本发明提出的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，能够解决超（强）氯盐渍土地区所建道路稳定性和耐久性不足的问题。

Description

一种胶结超(强)氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，属于土木工程领域。

背景技术

我国盐湖带区域面积约占国土一半。其中相当一部分是超（强）氯盐渍土，其含盐量在5～44%，是东部滨海盐渍土的2～9倍。随着国家西部大开发战略的实施，及我国铁路、高速公路等道路建设的快速发展，相当一部分道路要建在超（强）氯盐渍土地区。在盐渍土地区的道路施工中，不可避免使用盐渍土作为道路填料。由于盐渍土的溶陷性、盐胀性等工程特性，给路基的稳定性和耐久性带来严重的威胁，从而引发路面的破坏。为了解决超（强）氯盐渍土的溶陷性、盐胀性等给道路带来的破坏，需要开发一种能够满足超氯盐渍土地区所建道路稳定性和耐久性要求的方法。

本发明提出一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。

发明内容

发明人提出了一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。具体为：对于建筑在含盐量为5～44%，主要离子成分及含量为Ca²⁺：0.27～4.82%，Mg²⁺：0.17～1.99%，K⁺和Na⁺：1.40～14.5%，SO₄ ^2-：0.76～4.2%，Cl^-：2.22～21.97%，HCO₃ ^-：0.01～0.1%，CO₃ ^2-：0.002～0.02%的超（强）氯盐渍土场地的道路，将由轻烧氧化镁、氯化镁、矿物掺合料、外加剂组成的混合物作为胶结材料，取适量胶结材料与粉碎的盐渍土搅拌均匀形成胶结盐渍土，控制盐渍土的含水量使胶结盐渍土处于最佳含水量；将胶结盐渍土作为道路路基、基层或底基层填料，分层铺平压实，压实的胶结盐渍土干密度与最大干密度的比值符合道路路基、基层或底基层压实度设计要求。所述的氯盐渍土为氯盐渍土和亚氯盐渍土；所述的矿物掺合料包括：粉煤灰、硅灰、矿渣、铝酸盐矿物、煅烧煤矸石、热处理硅藻土；所述的外加剂包括：磷酸和磷酸盐、硫酸盐、脲醛树脂、丙烯酸酯乳液。由于胶结材料组分与盐渍土中某些盐分之间的作用，胶结盐渍土拥有较高的强度、良好的水稳性和耐久性。道路施工过程中各项技术指标根据道路的类型满足《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）、《铁路路基施工规范》（TB10001-2005）要求。

本发明所述的胶结材料按重量份计算各组分掺量范围为：轻烧氧化镁100～800份、氯化镁0～240份、磷酸或磷酸盐0～160份、粉煤灰0～120份、硅灰0～120份、矿渣0～80份、热处理硅藻土0～60份、硫酸盐0～60份、煅烧煤矸石0～60份、铝酸盐矿物0～60份、脲醛树脂0～80份、丙烯酸酯乳液0～100份。其中，轻烧氧化镁、磷酸盐、粉煤灰、硅灰、矿渣、热处理硅藻土、硫酸盐、煅烧煤矸石、铝酸盐矿物为比表面积大于250m²/kg的粉体。

本发明所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在30%以上；所述的氯化镁为无水氯化镁、含结晶水的氯化镁或工业氯化镁；所述的磷酸盐包括但不限于磷酸二氢铵、磷酸二氢钠；所述的铝酸盐矿物包括但不限于铁铝酸四钙、铝酸钙；所述的硫酸盐包括但不限于铁矾、石膏。

本发明所述胶结盐渍土中胶结材料的掺量为盐渍土干重量的5-20%。

本发明所述的最佳含水量、最大干密度是指根据《土工试验方法标准》（GBT50123-1999）中重型击实试验所得最佳含水量、最大干密度。

结合实验室试验数据和本发明提供的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层的现场试验结果，本发明给出了胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层所适用盐渍土的最佳含盐量范围及胶结材料各组分最优取量范围。

本发明所述的一种胶结超（强）氯盐渍土及其用于道路路基、基层、底基层所适用氯盐渍土的最佳含盐量为9-40%，相应的胶结材料按重量份计算各组分最优取量范围为：轻烧氧化镁300～450份、氯化镁0～150份、磷酸或磷酸盐0～80份、粉煤灰0～80份、硅灰0～80份、矿渣0～60份、热处理硅藻土0～40份、煅烧煤矸石0～40、硫酸盐0～40份、铝酸盐矿物0～20份、脲醛树脂0～40份、丙烯酸酯乳液0～60份。

对本发明提供的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，取适量胶结材料与盐渍土拌合均匀形成胶结盐渍土，控制盐渍土含水量使胶结盐渍土处于最佳含水量；根据《土工试验方法标准》（GBT50123-1999），用胶结盐渍土制备边长为50mm密实立方体试块（其干密度为最大干密度）；脱模后分别进行卤水中养护、盐渍土中养护（与本发明所述的盐渍土环境相同），于不同的龄期进行无侧限抗压强度试验。试验结果如表1所示。

表1胶结盐渍土试块不同龄期、不同养护环境下的抗压强度

说明：A为处于最佳含水量的密实胶结盐渍土试块强度。

从表1可以看出：胶结盐渍土在盐渍土和卤水环境中拥有良好的耐久性；胶结材料组分与盐渍土中某些盐分之间的作用使胶结盐渍土拥有较高的强度。

本发明所述的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，其具体的施工工艺如下：

第一步：进行工程勘探，了解盐渍土的含盐量、离子种类及物理性质指标。

第二步：根据道路路基、基层及底基层设计要求的胶结盐渍土目标强度，以及盐渍土的含盐量、离子种类和物理性质指标，确定胶结材料的组成及掺量。

第三步：将胶结材料中轻烧氧化镁、矿物掺合料及外加剂固体组分按比例充分搅拌，再加入溶有氯化镁的水及外加剂液态组分，将其拌和均匀形成胶结材料混合物；取盐渍土进行粉碎，控制盐渍土含水量使胶结材料混合物与盐渍土搅拌均匀形成的胶结盐渍土处于最佳含水量。

第四步：进行现场碾压试验，确定实现压实度要求时胶结盐渍土各层的摊铺厚度、碾压遍数及碾压速率。

第五步：将制备好的处于最佳含水量的胶结盐渍土作为路基、基层或底基层填料，进行现场铺平碾压。

本发明的优点在于：

1、利用胶结材料组分与盐渍土中某些盐分之间的作用使所述胶结超（强）氯盐渍土的拥有较高的强度、水稳性和耐久性。

2、本发明所述一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，将盐渍土有效的利用于道路工程中，不仅节省了工程费用，而且充分利用了资源。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明所述一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法作进一步详细的说明。但本发明提供的胶结超（强）氯盐渍的使用形式及使用范围并不仅限于此。

实施例1

某强氯盐渍土地区采用胶结盐渍土技术对此处一铁路路基进行填筑。铁路等级为Ⅱ级，路基设高度3.0m，基床以下路基（0-0.5m）胶结盐渍土压实标准为：压实系数K≥0.90、地基系数K₃₀≥80MPa/m；基床底层（0.5-2.4m）胶结盐渍土压实标准为：K≥0.91、地基系数K₃₀≥90MPa/m；基床表层（2.4-3.0m）胶结盐渍土压实标准为：K≥0.93、地基系数K₃₀≥100MPa/m。根据工程勘察报告知盐渍土的含盐量为5%，主要盐类或离子含量：Ca²⁺：0.27%，Mg²⁺：0.17%，K⁺和Na⁺：1.40%，SO₄ ^2-：0.76%，Cl^-：2.22%，HCO₃ ^-：0.01%，CO₃ ^2-：0.002%，盐渍土含水量为22.7%。

采用本发明所述的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。按重量份计算胶结材料各组分取量为：轻烧氧化镁270份、氯化镁240份、磷酸二氢铵10份、粉煤灰40份、硅灰40份、矿渣10份，其中轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比为60%，氯化镁为工业氯化镁；胶结材料掺量为盐渍土干重量的15%；取盐渍土进行晾晒、粉碎；将轻烧氧化镁、磷酸二氢铵、粉煤灰、硅灰、矿渣充分搅拌，再向其中加入溶有氯化镁的水并拌合均匀形成胶结材料混合物；将胶结材料混合物与盐渍土拌合均匀形成胶结盐渍土，根据胶结盐渍土含水量与最佳含水量的差值添加所需水量，得到的胶结盐渍土处于最佳含水量；进行现场压实试验确定施工工艺和参数：采用BW225-3(25T)重型振动压路机，碾压速率为2km/h，每层胶结盐渍土松铺厚度40cm，基床以下路基每层碾压3遍，基床底层路基每层碾压4遍，基床表层路基每层碾压5遍；路基碾压完成后检验结果如下：基床以下压实系数K=0.92-0.94、地基系数K₃₀=94-95MPa/m，基床底层压实系数K=0.93-0.95、地基系数K₃₀=99-102MPa/m，基床表层压实标准为K=0.95-0.97、地基系数K₃₀=110-114MPa/m，上述技术指标满足设计要求。

实施例2

某超氯盐渍土地区采用胶结盐渍土技术对此处一高速公路填方路基、基层及底基层进行填筑。路基设计高度2.5m，相应各部分填筑要求：下路堤0-1.0m：填料CBR≥3%、压实度≥93%；上路堤1.0-1.7m：填料CBR≥4%、压实度≥94%；下路床1.7-2.2m：填料CBR≥5%、压实度≥96%；上路床2.2-2.5m：填料CBR≥8%、压实度≥96%；基层压实度≥98%、底基层压实度≥96%；传统基层、底基层无机结合料稳定土养生7天的无侧限抗压强度应大于1.0-1.2MPa。根据工程勘察报告知盐渍土的含盐量为29%，主要盐类或离子含量：Ca²⁺：1.53%，Mg²⁺：0.57%，K⁺和Na⁺：8.40%，SO₄ ^2-：4.23%，Cl^-：13.65%，HCO₃ ^-：0.03%，CO₃ ^2-：0.009%，盐渍土含水量为14.8%。

采用本发明所述的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。按重量份计算胶结材料各组分的取量为：轻烧氧化镁440份、氯化镁150份、磷酸20份、粉煤灰40份、矿渣40份、热处理硅藻土20份，其中轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比为45%，氯化镁为卤片；胶结材料取量为盐渍土干重量的5%；取盐渍土进行粉碎；将轻烧氧化镁、粉煤灰、矿渣、热处理硅藻土充分搅拌，再向其中加入溶有氯化镁的水及磷酸并拌合均匀形成胶结材料混合物；将胶结材料混合物与盐渍土拌合均匀形成胶结盐渍土，根据胶结盐渍土含水量与最佳含水量的差值添加所需水量，得到的胶结盐渍土处于最佳含水量；进行现场压实试验确定施工工艺和参数：采用LG520D振动压路机，碾压速率为3km/h，每层胶结盐渍土松铺厚度35cm，下路堤每层碾压3遍，上路堤每层碾压4遍，下路床每层碾压5遍，上路床每层碾压6遍，底基层碾压6遍，基层碾压7遍；对基层及底基层每层碾压完成后，按公知养生7天达到设计强度要求后摊铺上层胶结盐渍土。路基、基层及底基层碾压完成后检验结果如下：下路堤CBR=3.7-3.9%、压实度=94-96%；上路堤CBR=4.9-5.7%、压实度=96-98%；下路床CBR=6.0-7.0%、压实度=97-99%；上路床CBR=8.7-9.2%、压实度=97-99%；底基层压实度=98-99%、基层压实度=98.9-99.8%；基层、底基层每层碾压完成后养生7天的无侧限抗压强度为6.7-7.4MPa，上述技术指标满足设计要求。

实施例3

某超亚氯盐渍土地区采用胶结盐渍土技术对此地一处二级公路填方路基、基层及底基层进行填筑。路基设计高度1.40m，相应各部分填筑要求为，上路堤0-0.6m：填料CBR≥3%、压实度≥94%；下路床0.6-1.1m：填料CBR≥4%、压实度≥95%；上路床1.1-1.4m：填料CBR≥6%、压实度≥95%；底基层压实度≥95%、基层压实度≥97%；传统基层、底基层无机结合料稳定土养生7天的无侧限抗压强度应大于1.0-1.2MPa。根据工程勘察报告知盐渍土的含盐量：21%，主要盐类或离子含量：Ca²⁺：1.00%，Mg²⁺：0.40%，K⁺和Na⁺：6.20%，SO₄ ^2-：5.14%，Cl^-：7.76%，HCO₃ ^-：0.02%，CO₃ ^2-：0.004%，盐渍土含水量为37.5%。

采用本发明所述的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。按重量份计算胶结材料各组分的取量为：轻烧氧化镁300份、氯化镁122份、热处理硅藻土40份、铁铝酸四钙20份、脲醛树脂20份、丙烯酸酯乳液40份，其中轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比为65%，氯化镁为工业氯化镁；胶结材料取量为盐渍土干重量的10%；取盐渍土晾晒、粉碎；将轻烧氧化镁、热处理硅藻土、铁铝酸四钙充分搅拌，再向其中加入溶有氯化镁的水、脲醛树脂、丙烯酸酯乳液并拌合均匀形成胶结材料混合物；将胶结材料混合物与盐渍土拌合均匀形成胶结盐渍土，根据胶结盐渍土含水量与最佳含水量的差值添加所需水量，得到的胶结盐渍土处于最佳含水量；进行现场压实试验确定施工工艺和参数：采用LG518D振动压路机，碾压速率为4km/h，每层胶结盐渍土松铺厚度30cm，下路堤每层碾压3遍，上路堤每层碾压4遍，下路床每层碾压5遍，上路床每层碾压6遍，底基层碾压7遍，基层碾压8遍；对基层及底基层每层碾压完成后，按公知养生7天达到设计强度要求后摊铺上层胶结盐渍土。路基、基层及底基层碾压完成后检验：上路堤CBR=3.5-4.7%、压实度=95-96%；下路床CBR=4.2-5.4%、压实度=96-97%；上路床CBR=6.7-7.9%、压实度=96-97%；底基层压实度=96-98%、基层压实度=97-98%；基层、底基层每层碾压完成后养生7天的无侧限抗压强度为7.0-7.8MPa，上述技术指标满足设计要求。

实施例4

某超氯盐渍土地区采用胶结盐渍土技术对此处一高速公路挖方路基、基层及底基层进行填筑。相应各部分填筑要求为，上路床0-0.3m：填料CBR≥8%、压实度≥96%；下路床0.3-0.8m：填料CBR≥5%、压实度≥96%；底基层压实度≥96%、基层压实度≥98%；传统基层、底基层无机结合料稳定土养生7天的无侧限抗压强度应大于1.0MPa-1.2MPa。根据工程勘察报告知盐渍土的含盐量：44%，主要盐类或离子含量：Ca²⁺：1.38%，Mg²⁺：1.88%，K⁺和Na⁺：14.44%，SO₄ ^2-：4.2%，Cl^-：21.97%，HCO₃ ^2-：0.05%，CO₃ ^2-：0.01%，盐渍土含水量为18.5%。

采用本发明所述的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。按重量份计算胶结材料各组分的取量如下：轻烧氧化镁100份，其中轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比为55%；胶结材料取量为盐渍土干重量的20%；取盐渍土晾晒、粉碎；将轻烧氧化镁与盐渍土拌合均匀形成胶结盐渍土，根据胶结盐渍土含水量与最佳含水量的差值添加所需水量，得到的胶结盐渍土处于最佳含水量；进行现场压实试验确定施工工艺和参数：采用YZTY25重型振动压路机，碾压速率为4km/h，每层胶结盐渍土松铺厚度40cm，下路堤每层碾压3遍，上路堤每层碾压3遍，下路床每层碾压4遍，上路床每层碾压5遍，底基层碾压6遍，基层碾压6遍；对基层及底基层每层碾压完成后，按公知技术养生7天达到设计强度要求后摊铺上层胶结盐渍土。路基、基层及底基层碾压完成后检验：下路床CBR=5.4-6.6%、压实度=96-97%；上路床CBR=8.2-9.9%、压实度=96-98%；底基层压实度=96-98%、基层压实度=97-98%；基层、底基层每层碾压完成后按公知技术养生7天的无侧限抗压强度为6.6-7.7MPa，上述技术指标满足设计要求。

Claims (5)

1.本发明提出了一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法。其特征在于：对于建筑在含盐量为5～44%，主要离子成分及含量为Ca²⁺：0.27～4.82%，Mg²⁺：0.17～1.99%，K⁺和Na⁺：1.40～14.5%，SO₄ ^2-：0.76～4.2%，Cl^-：2.22～21.97%，HCO₃ ^-：0.01～0.1%，CO₃ ^2-：0.002～0.02%的超（强）氯盐渍土场地的道路；取适量轻烧氧化镁、氯化镁、矿物掺合料、外加剂组成的混合物作为胶结材料与盐渍土拌合均匀形成胶结盐渍土，控制盐渍土含水量使胶结盐渍土处于最佳含水量；将胶结盐渍土作为道路路基、基层或底基层填料，分层铺平压实，压实的胶结盐渍土干密度与最大干密度的比值符合道路路基、基层或底基层压实度设计要求。所述的氯盐渍土为氯盐渍土和亚氯盐渍土；所述的矿物掺合料包括：粉煤灰、硅灰、矿渣、铝酸盐矿物、煅烧煤矸石、热处理硅藻土；所述的外加剂包括：磷酸和磷酸盐、硫酸盐、脲醛树脂、丙烯酸酯乳液。所述的胶结材料的组成及按重量份计算各组分的含量为：轻烧氧化镁100～800份、氯化镁0～240份、磷酸或磷酸盐0～160份、粉煤灰0～120份、硅灰0～120份、矿渣0～80份、热处理硅藻土0～60份、硫酸盐0～60份、煅烧煤矸石0～60份、铝酸盐矿物0～60份、脲醛树脂0～80份、丙烯酸酯乳液0～100份，其中轻烧氧化镁、磷酸盐、粉煤灰、硅灰、矿渣、铝酸盐矿物、煅烧煤矸石、热处理硅藻土、硫酸盐为比表面积大于250m²/kg的粉体。

2.根据权利要求1所述的轻烧氧化镁，其中活性氧化镁的质量百分比在30%以上；所述的氯化镁为无水氯化镁、含结晶水的氯化镁或工业氯化镁；所述的磷酸盐包括但不限于磷酸二氢铵、磷酸二氢钠；所述的铝酸盐矿物包括但不限于铁铝酸四钙、铝酸钙；所述的硫酸盐包括但不限于铁矾、石膏。

3.根据权利要求1所述的胶结盐渍土，其中胶结材料的掺量为盐渍土干重量的5-20%。

4.根据权利要求1所述的最佳含水量、最大干密度是指根据《土工试验方法标准》（GBT50123-1999）中重型击实试验所得最佳含水量、最大干密度。

5.根据权利要求1所述的一种胶结超（强）氯盐渍土的道路路基、基层、底基层及其施工方法，具体的施工工艺为：

第一步：进行工程勘探，了解盐渍土的含盐量、离子种类及物理性质指标。

第二步：根据道路路基、基层及底基层设计要求的胶结盐渍土目标强度，以及盐渍土的含盐量、离子种类和物理性质指标，确定胶结材料的组成及掺量。

第三步：将胶结材料中轻烧氧化镁、矿物掺合料及外加剂固体组分按比例充分搅拌，再加入溶有氯化镁的水及外加剂液态组分，将其拌和均匀形成胶结材料混合物；取盐渍土进行粉碎，控制盐渍土含水量使胶结材料混合物与盐渍土搅拌均匀形成的胶结盐渍土处于最佳含水量。

第四步：进行现场碾压试验，确定实现压实度要求时胶结盐渍土的各层摊铺厚度、碾压遍数及碾压速率。

第五步：将制备好的处于最佳含水量的胶结盐渍土作为路基、基层或底基层填料，进行现场铺平碾压。