H2-水泥处治膨胀土路基填料的应用.doc

水泥处治膨胀土路基填料的应用中铁十三局集团渝湘高速洪酉段H2合同段 罗长征摘要 介绍了膨胀土物理特性对公路工程的危害以及膨胀土的水泥处治方法,对掺水泥后路基实验结果进行了分析,并提出了水泥处理膨胀土的施工工艺及注意事项。关键词 膨胀土 胀缩性 水泥 施工 引言膨胀土是一种在工程中较常遇见的特殊性粘土,主要由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成,具有强亲水性、吸水显著膨胀、失水收缩和往复湿胀干缩变形的性质,受形成条件、地质、水文及气候环境等因素的影响易崩解、易风化、强度易衰减,如果直接利用膨胀土作为公路路基填土常会对结构物造成危害。随着对公路等级、要求的不断提高,对路基强度、模量及稳定性的要求也不断提高,在路槽底面以下一定厚度往往进行加固补强。1 膨胀土对公路工程的危害由于膨胀土具有较高的粘聚性,当含水量较大时,将粘结成塑性很高的巨大团块,随着水分的散失,土块的可塑性降低,随着粘聚性的继续作用,土块的力学性逐步增大,从而使土块坚硬,难于击碎压实,因此如果直接取膨胀土用作路基填料,施工难度大,且难以保证其施工质量。膨胀土不易被压实,路基填筑后,膨胀土受到湿胀干缩的作用,在自重和车辆荷载作用下,路基易产生不均匀沉降、导致路面的平整度下降,甚至可使路面变形破坏。由于路幅内含水量的变化不均匀,引起土体的不均匀胀缩,易产生大幅度的横向波浪变形。边坡部分的土体如压实不够,特别是高填方,在未对边坡进行水防护或者水防护失效时,因土体具有高胀缩性遇水膨胀,从而容易造成边坡的滑坡和坍塌破坏。2 膨胀土路基的处理方法公路工程中膨胀土处理主要涉及以下二个方面:膨胀土边坡稳定及防护;膨胀土的路基处理,包括换土法、预湿法、压实控制法、包盖法、化学处理法。我们主要介绍一下膨胀土路基处理中的化学处理法。膨胀土对公路工程产生危害的根源是其胀缩性,因此,对膨胀土加固处理就是要稳定其含水量，减小其胀缩性。通过掺加水泥、粉煤灰、氯化钙等,改变土体的胀缩性,提高其强度、模量,达到稳定的效果。3 掺水泥对膨胀土性质影响的研究3.1 水泥对膨胀土性质的影响膨胀土膨胀的主要原因是交换性阳离子和层间底面的水化作用。膨胀土掺入水泥后膨胀土性质改变的机理为:水泥溶水后生成大量的Ca2+,膨胀矿物蒙脱石、伊利石吸水的同时,也把大量的Ca2+和溶液中析出的Ca(OH)2吸附到其颗粒周围,矿物颗粒晶格边缘破键产生的电荷吸附Ca2+来取得平衡,这些水化作用形成的水化物在膨胀土矿物表面聚集。粘结和聚集在膨胀土表面的Ca(OH)2经硬化结晶,形成一种防止膨胀土颗粒内水外散和外水内浸的固化层,通过粘土颗粒的絮凝,土的组织发生了变化。随着水泥含量的增加,减少了粘性含量,因而相应地减小了膨胀与收缩,降低了膨胀土的亲水性,增强稳定性。掺水泥能减小塑性指数,但掺灰率并不是越高越好。当水泥剂量超过某一值,过多的水泥在土中自由存在,使灰土的强度降低,力学性变差。因此应通过物理和力学性质、胀缩性、水稳性等试验来确定适当的掺水泥剂量。我们可选用5%、6%的水泥剂量为水泥设计剂量。4 水泥膨胀土的施工方法及注意问题4.1 准备工作（1）试验。先测出原状土的干密度、天然含水量、最佳含水量（2）原土晾晒。将需要改良处的土体按照设计处置深度进行翻挖，采用自卸车运至晒料场地后进行晾晒。（3）备料。根据每立方土掺水泥的重量,计算其挖掘机挖土深度下每平方原状土需加的水泥方数,待原土经过晾晒后达到最佳含水量（3%）时，准备进行掺料。（4）拌合。充分利用现场设备，采用挖掘机及装载机对已晾晒好的土体按照计算好的水泥掺量进行拌合，在机械拌合的同时，再配以人工在一旁将大块土体进行破碎，使其与水泥料充分拌合均匀。4.2 运输、摊铺及拌和(1)用自卸车装运土料,应控制每车料的数量基本相等。用石灰播洒出每车填土的方格网,卸土应在方格网之内。(2)土方平整。上土完成后,应及时摊铺,土料在土基上的堆置时间不应过长。先用推土机进行粗平,控制一定的厚度,超过或不足用人工配合整平。(3)再摊铺平整的过程中及时检查含水量。4.3碾压 (1)碾压。当水泥膨胀土处于最佳含水量1%时进行碾压(如表面水分不足应适当洒水)。第一遍用振动压路机进行静压,如果出现不平整时,推土机要进行整平作业,以保证均匀压实度。碾压一直进行到达到要求的密实度为止。碾压过程中,水泥膨胀土的表面应始终保持湿润。如表面水蒸发得快,应及时补洒少量的水。如有弹簧、松散、起皮等现象应及时翻开重新拌和,或用其它方法处理,使其达到质量要求。(2)压实质量检查。由检验人员检测压实度,压实度不小于设计值。5 结束语(1)掺水泥对改善膨胀土的胀缩性有明显的效果,也可提高膨胀土的强度及稳定