膨脹巖基床新型防排水材料應用研究

鄭子文

（鐵正檢測科技有限公司，濟南250000）

1 引言

本課題采用新型防排水材料進行基床防排水層鋪設施工，新型防排水材料應用于路基的鋪筑、施工宜注意結合其他有效的結構構造措施進行，從而構筑嚴密的整體防護體系。

2 工程地質概況

該試驗段中主要包含＜4＞膨脹土、＜6＞膨脹土、＜7＞泥巖夾泥質砂巖及礫巖（膨脹巖）。各地層描述及參數如下：

＜7＞泥巖夾泥質砂巖及礫巖（E1-2）：棕紅色，泥質結構，厚層構造為塊狀構造，暴露后很快風化碎裂，具有弱至中等膨脹性，飽和吸水率18%～47%，自由膨脹率23%～42%，膨脹力184～506kPa，遇水易軟化、崩解，巖質軟。＜7-W4＞：γ=19kN/m3，C=25kPa，φ=20°，[σ]=180kPa；＜7-W3＞：γ=21kN/m3，φ=25°，[σ]=350kPa；＜7-W2＞：γ=23kN/m3，C=25kPa，φ=30°，[σ]=400kPa。

3 工程措施

本試驗段路基屬于路堤式路塹，分為基床底層和基床表層，基床底層DK161+790～DK161+880 段設計采用A、B 組填料+20cm KZL 水泥基防水層材料，DK161+880～DK161+974 段設計采用挖除1.5m 膨脹土換填1.4m A、B 組填料+0.1m 中粗砂+1 層復合防排水板；基床表層采用0.05m 中粗砂+0.65m 厚級配碎石。本課題主要是針對20cm 水泥基防水層材料進行的室內和現場試驗研究[1]。

4 室內試驗

4.1 設計要求

防水層材料在室內進行配比試驗，成型試件進行材料性能檢測：

1）立方體試件（150mm×150mm×150mm）2 組：3d 抗壓強度≥1.0MPa，28d 抗壓強度≥2.5MPa；

2）抗滲試件1 組：抗滲等級≥P4；

3）材料濕密度≥1 900kg/m3；

4）電通量試件1 組：56d 電通量≤6 500C。

4.2 配比試驗

4.2.1 材料

1）水泥：P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，滿足TB 10424—2018《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》的要求；

2）粉煤灰：C50 滿足TB 10424—2018《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》對粉煤灰的技術要求；

3）砂：滿足TB 10424—2018《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》的中粗砂[2]指標要求；

4）土：非膨脹性中砂類砂土，顆粒粒徑不大于10mm；

5）廢舊輪胎橡膠顆粒：顆粒直徑5～10 目；

6）乳化瀝青：滿足高速鐵路Ⅰ型板用CA 砂漿使用要求；

7）專用外摻料：專用外摻料由木質素磺酸鈣：硅灰：生石灰粉按1：3：6 組成（質量比），專用外摻料按15kg/m3摻加，各組成應滿足如下要求：

木質素磺酸鈣粉劑,其減水率不小于8%,滿足GB 8076—2008《混凝土外加劑》要求；

生石灰粉應為鈣質生石灰，滿足JC/T 479—2013《建筑生石灰》合格品要求；

硅灰應滿足TB 10005—2010《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》中表5.1.4-3 中的相關要求；

8）拌和水：拌和用水；

9）防水涂料：雙組份高分子瀝青防水涂料，主要性能滿足：

拉伸強度≥1.9MPa，斷裂伸長率≥450%；

0.3MPa 不透水性≥30min；

堿處理后斷裂伸長率≥400%，酸處理后斷裂伸長率≥400%；

10）纖維：5～10mm 聚丙烯纖維。

4.2.2 防排水材料配比

防排水材料的原材料組成及配比見表1。

表1 適用于膨脹巖路基的防水層材料配比表kg/m3

4.2.3 室內成型試件性能檢測

室內成型150mm×150mm×150mm 立方體抗壓試件、抗水滲透試件、電通量取芯試件，其力學性能和耐久性能試驗結果見表2 和表3。

表2 抗壓強度試驗結果

表3 耐久性能試驗結果

5 防排水材料拌制工藝及現場施工方法

5.1 拌制工藝

防排水材料進行拌和生產時，攪拌容器類型及容量應以有利于提高攪拌效率為目標進行選擇，在混凝土拌和站進行拌和時，首先將砂、土、水泥、粉煤灰、橡膠顆粒、專用外摻料等干料按照配合比投入攪拌機攪拌30s，攪拌均勻，然后將乳化瀝青加入到水中再一起加入到攪拌機中，繼續攪拌90s，攪拌時間以攪拌均勻為基準進行適當調整。拌和料達到施工要求的工作性后，出機立即進行澆筑施工。

5.2 施工方法

KZL 水泥基防水層應在側溝、側溝平臺和基床底層施工完畢后進行攤鋪，鋪設厚度為20cm。結合現場條件，采用機械密實的方法進行防水層材料的攤鋪和壓實施工。防水層材料必須在攪拌好90min 內施工完畢，應保持施工過程的一致性，避免施工冷縫存在等。

5.2.1 測量放線

施工前應由測量人員進行設計斷面的中、邊線樁測量放線工作。

5.2.2 攤鋪整平

使用石灰灑出網格線，并安排專人指揮卸料，然后使用推土機攤鋪初平，再用平地機進行整平，整平時由中間向兩側推進。對于局部低洼處，人工找平[3]。

5.2.3 填料碾壓

現場配備1 臺重型壓路機（SR20M）及1 臺小型壓路機（0.25t），側溝部位采用小型壓路機碾壓，其余部位采用大型壓路機碾壓。碾壓時控制好壓路機行駛速度，行駛速度不超過4km/h，往返行駛的輪跡必須重疊，縱向搭接長度不小于2m，沿線路縱向的行與行之間壓實重疊不小于40cm。壓實作業做到無偏壓、無死角，碾壓均勻。

5.2.4 養護

KZL 水泥基防水材料碾壓完成后立即進行養護，養護時間為3d，采用表面覆蓋土工布灑水養護的辦法，養護期間機械設備不得在路基上停留、行走。

6 施工現場質量檢測

6.1 防水層濕密度檢測

防水層在養護28d 后進行濕密度檢測，檢測結果見表4。

表4 濕密度檢測結果

6.2 防水層壓實質量檢測

防水層在養護3d 和28d 后分別進行Evd試驗，檢測結果如表5 所示。

表5 Evd試驗檢測結果

6.3 防水層力學性能和耐久性能檢測

防水層在養護3d 和28d 后現場取芯進行抗壓強度試驗和抗滲試驗，56d 后現場取芯進行電通量試驗。試驗結果見表6 和表7。

表6 抗壓強度試驗結果

表7 耐久性能試驗結果

7 結語

水泥基防水材料屬于一種新型防水材料，從目前試驗檢測效果來看，其強度和56d 耐久性能均能滿足設計要求，防水滲透效果明顯，但長期耐久性能如何仍有待考驗。人們將繼續對防水層后期的一些相關耐久性能進行跟蹤檢測，以便為大面積推廣使用提供可靠理論依據。