风化砂-石灰综合改良膨胀土试验研究及经济效益分析

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膨胀土由于其特殊性不能直接用作路基填料,实际工程中一般采用石灰、二灰等化学改性剂对其进行处治,改良效果较好,相应的研究也比较成熟,但其对环境和施工人员的危害是不可避免的。本文以宜昌市机场路膨胀土为研究对象,对其拟用石灰和宜昌地区广泛分布的风化砂进行综合改良,将化学改性和物理改良相结合,以期在保证改良效果的同时减少石灰用量,这样不仅可以有效利用宜昌地区丰富的风化砂资源,还能降低石灰对自然环境和施工人员的危害,是非常具有推广价值的。  参考国内外膨胀土的处治文献,拟定综合改良膨胀土中风化砂掺量为10%、20%、30%、40%和50%,石灰剂量为4%、6%、8%和10%。通过一系列室内试验,对比分析了风化砂-石灰综合改良和单一风化砂、石灰改良对膨胀土物理性质、胀缩特性和力学强度特性的影响规律,研究表明:1)综合改良对膨胀土击实特性、界限含水率和固结特性的改善效果好于单一改良;当风化砂掺量超过20%后,综合改良土体的渗透性略差于单一石灰改良;风化砂掺量在30%内时,综合改良土体依然具有较好的颗粒级配;2)综合改良对膨胀土的胀缩特性抑制效果好于单一改良,风化砂和石灰掺量越大,土体的胀缩性抑制效果越好;当风化砂掺量超过20%,石灰剂量超过6%后,综合改良土体在50kPa下的膨胀率基本为0,胀缩总率远低于0.7%;3)风化砂对膨胀土的强度指标提高并不明显,掺量过大还会对膨胀土的无侧限抗压强度和抗剪强度起负作用;石灰则能有效提高膨胀土的力学强度,但石灰剂量并不是越大越好,存在一个最佳掺量;综合改良对膨胀土的回弹模量和CBR值提高效果好于单一改良,但无侧限抗压强度和抗剪强度略差与单一石灰改良;4)综合改良膨胀土的水稳定性较单一风化砂改良有显著提高,但弱于单一石灰改良;综合改良情况下,风化砂掺量不易超过40%,否则改良土体的水稳定性会快速降低;5)改良膨胀土的部分胀缩指标和强度指标与风化砂和石灰掺量存在较好的数学拟合关系,通过这些数学拟合模型能够计算一定范围内任一石灰和风化砂掺量下的改良参数,从而减少实际工程中的室内试验量。  对改良膨胀土进行技术指标评价得出,单一掺风化砂改良宜昌市机场路膨胀土是不可行的,改良土体的胀缩总率依然较高,同时验证了综合改良和单一石灰改良的可行性,并得到了单一石灰改良和综合改良的最佳配合比,分别为石灰8%和风化砂20%-石灰6%。根据路拌法下改良膨胀土的综合经济效益比对得到,综合改良不仅可以减少石灰用量,对环境和施工人员危害小,而且造价比单一石灰改良更低。
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