山皮碎石土在高等级公路中应用的试验研究

白 璐

(许昌学院 土木工程学院，河南 许昌 461000)

山皮碎石土在高等级公路中应用的试验研究

白 璐

(许昌学院 土木工程学院，河南 许昌 461000)

山皮碎石土作为筑路材料，具有颗粒不均，施工质量难以控制等问题，针对这一问题，通过室内试验，分析水泥稳定山皮碎石土在高等级公路补强层应用中不同碎石掺量下的物理力学性质，确定现场检测压实度的方法，为合理利用当地资源开辟了一条新途径.

山皮碎石土；室内试验；压实度检测

随着我国道路建设规模的不断发展，新建和改建工程逐年增加，修建道路需要占用大量土地资源及建筑材料，这带来了财政、国土资源和环境问题.如何实现道路建设的经济化、环保化，是一个急需解决的问题.我国许多地区属于山区，常年干旱少雨，粘土资源缺乏，但通常都有大量的山皮碎石土，因此，可就地取材采用山皮碎石土作筑路材料.在植被较稀疏、运输又较方便的山坡、低丘等地，采取集中取土的措施，把修路造地和平整土地较好地结合起来，这不仅可减少农村公路建设中占用的土地量，减少废渣对周围环境的污染，还能更好地改造环境，增加可用土地的数量，既可节约资金又能保护环境[1].

1 试验材料

1.1 材料组成

水泥：河南禹州天瑞P.C32.5复合硅酸盐水泥.

集料：河南禹州地区山皮碎石土.

1.2 山皮碎石土质量要求

根据试验数据及以往施工经验确定山皮土的质量应满足以下要求：(1)山皮土不能用砂料或土掺拌，也不允许掺有树根、草皮或腐殖土等杂质；(2)山皮土CBR值满足规范要求；(3)填料粒径不得大于层厚的2/3[2].

2 水泥稳定山皮碎石土室内试验

2.1 试验方案

根据质量要求，设计补强层的厚度为15 cm，所以将原状山皮碎石土中大于100 mm的山皮石予以剔除，设计采用4%的水泥进行水泥稳定山皮碎石土配合比设计.首先进行水泥剂量和山皮土液塑限测定，经测定山皮土的液限为27.5，塑限为15.8，塑性指数为11.7.依据《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)和《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)进行颗粒分析、标准击实试验和无侧限抗压强度试验.室内配合比设计采用质量比，设计方案如下：(1)4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量30%)；(2)4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量40%)；(3)4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量50%)；(4)4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量60%)；(5)4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量70%).其中山皮石均采用外掺法.试件采用直径和高均为150 mm的圆柱体试件，每组试件数目为13个.

2.2 室内试验结果及分析

2.2.1 物理性质分析

由于各地自然环境不同，山皮碎石土的性质也有所区别.以河南禹州无梁地区山皮碎石土为例，依据《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)要求，经过筛分试验，得到不同配合比设计方案下山皮碎石土的颗粒分析见表1至表5.

表1 4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量30%)物理性质

表2 4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量40%)物理性质

表3 4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量50%)物理性质

表4 4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量60%)物理性质

表5 4%水泥+山皮碎石土(山皮石掺量70%)物理性质

由表1至表5可见，山皮碎石土是一种粗粒土，其中所含集料多为砾石和漂石，具有棱角分明、强度高、颗粒分布不均、取土位置不同差异大的特点[3].

2.2.2 山皮碎石土击实试验

由上述试验可知，山皮碎石土颗粒组成不均匀，取土时间、地点、方位不同，其颗粒组成有较大差异，鉴于山皮土不均匀性对试验及施工质量的影响，对粒径大于100 mm的山皮石予以剔除，以30%～70%掺量的山皮石与山皮碎石土中所含土体进行拌合，进行室内标准击实试验，通过室内标准击实试验确定30%、40%、50%、60%、70%山皮石掺量情况下的最大干密度，其余期间山皮石掺量按内插法获得最大干密度.在施工中确定压实度时，将山皮碎石土中实际山皮石含量与室内标准试验确定的山皮石掺量相对照，获得对应的标准最大干密度，进一步确定其压实度.通过击实试验得到各掺量下的最大干密度和最佳含水量，试验结果见表6.

由表6可知，水泥稳定山皮碎石土作为高等级公路路基顶面补强层材料时，通过室内标准击实试验测得,随着山皮碎石土中碎石掺量的增加，其最大干密度基本成正态分布，最佳含水量随碎石掺量增加而减少.在具体实施中可以根据不同碎石含量在其最佳含水量下进行施工，获得工地实测最大干密度，进一步计算压实度.

2.2.3 山皮碎石土无侧限抗压强度试验

无侧限抗压强度是指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限强度.在三轴试验中，在不加任何侧向压力的情况下，对圆柱体试样施加轴向压力，直至试样剪切破坏为止.水泥稳定山皮碎石土作为一种无机结合料，通过测定其7天无侧限抗压强度，对结合料承载能力加以评定，试验结果见表7.

表6 室内标准击实试验结果

表7 强度试验结果

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)要求，设计抗压强度为1.5 MPa，由表7可见，水泥稳定山皮碎石土7天抗压强度能够满足高等级公路路基顶面补强层的强度要求，水泥稳定山皮碎石土无侧限抗压强度随碎石含量的增加而增加[3].

3 结语

通过试验研究表明，在合理的级配下，水泥稳定山皮碎石土作为高等级公路补强层应用，其材料性能符合设计及施工规范要求.在施工中既能保证工程质量、就地取材，又能降低建设成本、减少水土流失，是一条较好的利用新途径.

[1] 李春浩，余承华，何联政，等.水泥稳定山皮碎石土基层路用性能研究[J].路基工程，2010(6):163-166.

[2] 刘国富.山皮碎石土路基施工技术研究[J].山西建筑，2009(9)：291-292.

[3] 霍书秀.山皮土在路面基层中的应用[J].河北交通科技，2005，2(3)：10-13.

[4] 李凤梅.山皮碎石土的路用性能研究[J].交通标准化，2006(7)：109-111.

责任编辑：卫世乾

Experiments on The Application of Hill-skin Gravel Soil in High Grade Road Consrtuction

BAI Lu

(SchoolofCivilEngineering,XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

As a construction material of road, hill-skin gravel soil with its uneveness, cannot make sure the high quality of roads when used as raw materials. Through laboratory tests, researchers analyzed physical properties of the soil on the condition of different gravel mix and determined a new way of detecting the degree of compaction on the spot to solve these problems. All of these led us to a new way towards the rational utilization of local resources.

hill-skin gravel soil; laboratory test; compaction test

2015-10-27

2016年度河南省高等学校重点科研项目(16B580004)；2015年许昌市科技发展计划项目(1504007)；2015年许昌学院产学研项目(2015CXY10)；2015年许昌学院横向项目(2015007)

白 璐(1984—)，女，河南许昌人，硕士,研究方向：道路工程.

1671-9824(2016)02-0112-03

U414

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