氯鹽型弱鹽漬土路用性能試驗(yàn)研究

陳榮濤，劉軍輝，劉軍勇

(1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心，新疆烏魯木齊 830000;2.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710065)

0 引言

我國的西北部地區(qū)分布著大量的鹽漬土，公路的快速發(fā)展不可避免地穿越這些特殊地帶。在鹽漬土地區(qū)，可以充分利用公路沿線的鹽漬土資源，就地取材，減少工程建設(shè)成本。近些年來，公路工程中鹽漬土作為路基填料得到了越來越廣泛的應(yīng)用:新疆奎賽高等級公路第六合同段k367+450～k369+750和k371+050～k373+500段，采用氯鹽弱鹽漬土(含鹽量 0.556% ～0.954%)填筑路基，效果明顯;國道G314線策大雅路段(k573+000～k593+000)采用硫酸鹽鹽漬土填筑路基(含鹽量1.5% ～3%);青海格茫公路采用氯化物硫酸鹽鹽漬土(含鹽量約為1.72%)作為路基填料;西格二線應(yīng)急工程TJ5標(biāo)段起點(diǎn)k697+000(臨山車站)至k809+300(格爾木東車站)，全長112.3 km，路基采用鹽漬土填筑，氯鹽型鹽漬土的氯鹽含量小于5%，硫酸鹽鹽漬土的硫酸鹽含量小于2%。

鹽漬土用作路堤填料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還應(yīng)具有一定的水穩(wěn)定性，保證在浸水情況下其路用性能滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)行的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30－2004和《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D50 －2006 規(guī)定［1，2］，公路路基設(shè)計(jì)的重要參數(shù)是路基的CBR值和回彈模量。本文將對氯鹽型弱鹽漬土的CBR值和回彈模量性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析鹽漬土用作路堤填料的可行性［3～10］。本文的研究為鹽漬土作為路堤填料提供科學(xué)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

1 氯鹽型鹽漬土的特性

氯鹽鹽漬土與一般非鹽漬土相比具有以下特性［11］:①弱鹽漲性，在溫度降低變化過程中，鹽吸收水分結(jié)晶體積膨脹，體積膨脹量率可達(dá)到1.3;②腐蝕性，Cl－1對混凝土中的鋼筋產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕和物理結(jié)晶腐蝕，從而引起整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞;③溶陷性，鹽漬土中的鹽晶體遇水溶解，造成路基內(nèi)部產(chǎn)生孔洞和溶蝕沉陷，從而引起路基沉降和路面坑槽變形。溶陷性是鹽漬土區(qū)別于其他一般非鹽漬土的一個(gè)重要特性，也是引起鹽漬土地區(qū)公路病害的主要原因;④水穩(wěn)性差和難以壓實(shí)的特性。由于鹽分的存在，土體的強(qiáng)度(CBR和回彈模量)在浸水情況下發(fā)生明顯的減弱，其水穩(wěn)性表現(xiàn)差;此外，對于細(xì)粒弱鹽漬土，鹽分在土體含水率低的情況下容易結(jié)晶，強(qiáng)度大，難以壓實(shí);在含水率高的情況下，鹽分溶蝕或者吸收較多的水分，在壓實(shí)過程水分不易排出，壓實(shí)比較困難。

2 鹽漬土樣品

本文所用鹽漬土樣品取自西北某鹽漬土地區(qū)的原狀鹽漬土，基本性質(zhì)見表1、表2。

表1 鹽漬土基本物理性質(zhì)

表2 土粒組成分析表

3 鹽漬土CBR試驗(yàn)研究

試樣制備:采用靜壓法和振動臺法來制備。CBR試驗(yàn)方法及計(jì)算按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTG E40 －2007 T0134 －1993［12］進(jìn)行。

3.1 靜壓成型試件的CBR試驗(yàn)結(jié)果分析

對試件進(jìn)行不浸水情況下和浸水情況下的CBR試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)采用3個(gè)平行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。CBR試驗(yàn)結(jié)果對比分析:試件不浸水情況下的CBR平均值為20.5，浸水情況下的CBR平均值為10.4，不浸水CBR值約是浸水CBR值的2倍。鹽漬土浸水后結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，CBR值顯著地減小。

表3 CBR試驗(yàn)結(jié)果

3.2 振動成型試件的CBR試驗(yàn)結(jié)果分析

采用振動臺法成型試件，對試件進(jìn)行不浸水和浸水2種情況下的CBR試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)采用三組平行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表4、表5所示。

表4 未浸水情況下CBR值與壓實(shí)度、含水率的關(guān)系表%

表5 浸水情況下CBR值與壓實(shí)度、含水率的關(guān)系表%

分析上表數(shù)據(jù):

1)試件未浸水情況下，壓實(shí)度 89.1% ～100.1%，其 CBR 值為5.5 ～31.6;浸水情況下，壓實(shí)度93.0% ～100.2%，試件 CBR 值在 10.1 ～17.4，說明鹽漬土對水是非常敏感的，評價(jià)其強(qiáng)度指標(biāo)需要用浸水后的CBR值。

2)浸水情況和不浸水情況下，試件的CBR值都會隨著壓實(shí)度的提高而有不斷增大的趨勢。含水率對CBR也有影響，在壓實(shí)度相同時(shí)，CBR值隨著含水率的增大而下降。

3.3 兩種不同成型方法試件的CBR試驗(yàn)結(jié)果對

比分析

由表6試驗(yàn)結(jié)果對比分析:

1)試件不浸水情況下，靜壓法與振動臺法成型試件的CBR值＞20%，兩者的CBR值相差0.55%，振動臺法的CBR值要稍大于靜壓法的CBR值。

2)無論靜壓法還是振動臺法，浸水情況下的CBR值都小于未浸水情況的CBR值;在浸水情況下，振動臺法試件的CBR值是靜壓法成型試件CBR值的1.48倍，說明振動壓實(shí)對鹽漬土的水穩(wěn)定性有更大的改善，鹽漬土更加密實(shí)。

表6 不同成型方法CBR試驗(yàn)結(jié)果對比表

4 鹽漬土的回彈模量試驗(yàn)研究

4.1 靜壓成型試件的回彈模量試驗(yàn)結(jié)果分析

采用靜壓法成型試件，對試件進(jìn)行不浸水和浸水兩種情況下回彈模量試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)采用三個(gè)平行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表7所示。

表7 回彈模量試驗(yàn)成果

回彈模量試驗(yàn)結(jié)果:在條件完全相同的情況下，試件不浸水情況下的回彈模量是浸水情況下回彈模量值的1.12倍。

4.2 振動成型試件的回彈模量試驗(yàn)結(jié)果分析

采用振動臺法成型試件，對試件進(jìn)行不浸水和浸水情況下的回彈模量試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)采用三組平行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表8和表9所示。

表8 不浸水情況下試件回彈模量與壓實(shí)度、含水率的關(guān)系

表9 浸水情況下回彈模量與壓實(shí)度、含水率的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果分析:

1)不浸水情況下，壓實(shí)度89.1% ～99.9%，回彈模量為61.5～86.1 MPa，回彈模量值較大。

2)浸水情況下，壓實(shí)度93.0% ～100.1%，回彈模量為27.8～42.53 MPa;當(dāng)壓實(shí)度≥95%時(shí)，回彈模量值＞30 MPa。

3)浸水與不浸水情況下，試件的回彈模量都會隨著壓實(shí)度的增大而不斷增加;回彈模量受含水率的影響較大，在壓實(shí)度相同的情況下，回彈模量值隨著含水率的增大而下降。

4.3 兩種不同成型方法下的回彈模量對比分析

在相同壓實(shí)度條件下，采用靜壓法和振動臺法成型試件，進(jìn)行不浸水和浸水情況下的回彈模量試驗(yàn)，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

由表10試驗(yàn)結(jié)果對比分析:

1)不浸水情況下，振動成型的試件回彈模量值是靜壓成型試件回彈模量值的2.33倍。

2)浸水情況下，兩種成型方法下試件的回彈模量同時(shí)減小，但振動成型的試件回彈模量仍大于靜壓成型的回彈模量。

5 鹽漬土作為路堤填料的可行性分析

由表5試驗(yàn)結(jié)果可知，在浸水條件下，振動成型試件壓實(shí)度≥93%時(shí)，其浸水CBR值≥10.1%，完全滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D30－2004對路堤壓實(shí)度和強(qiáng)度的要求，從CBR角度分析，弱鹽漬土可以用作路堤填料。

《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D50－2006指出:“設(shè)計(jì)宜使路基處于干燥或中濕狀態(tài)，土基回彈模量值應(yīng)大于30 MPa，重交通、特重交通公路土基回彈模量值應(yīng)大于40 MPa”。由前面分析可知:未浸水情況下，當(dāng)振動成型試件壓實(shí)度≥89.1%時(shí)，其回彈模量≥61.5 MPa;浸水情況下，當(dāng)試件壓實(shí)度≥95%時(shí)，其回彈模量＞30 MPa，可見鹽漬土用作路堤填料其回彈模量值滿足規(guī)范要求。為保證路堤在最不利條件下的路用性能，鹽漬土路堤的壓實(shí)度應(yīng)不小于95%，且標(biāo)準(zhǔn)密度采用振動壓實(shí)試驗(yàn)確定。

6 結(jié)語

本文對氯鹽型弱鹽漬土進(jìn)行了CBR和回彈模量試驗(yàn)研究，采用了靜壓法和振動臺法兩種方法成型試件，在試件不浸水和浸水情況下，對比分析試件)的路用性能。研究結(jié)果表明，振動成型試件的路用性能(CBR和回彈模量)要優(yōu)于靜壓法成型試件性能，且振動成型方法更接近現(xiàn)場路堤振動壓實(shí)施工;無論在不浸水與浸水情況下，試件的CBR值和回彈模量均能滿足相關(guān)規(guī)范的要求，氯鹽型弱鹽漬土可用作公路路堤填料。建議:由于鹽漬土強(qiáng)度對水比較敏感，為保證公路路堤在最不利條件下的路用性能，鹽漬土路堤的壓實(shí)度應(yīng)不小于95%，且標(biāo)準(zhǔn)密度采用振動壓實(shí)試驗(yàn)確定。

［1］JTG D30－2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JTG D50－2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

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［12］JTJ E40－2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.