风积沙筑路材料的击实特性及压实工艺

2017-11-22罗瑞敏

绿色环保建材 2017年2期

关键词：风积马歇尔含水率

罗瑞敏

苏交科集团（浙江）交通规划设计有限公司

风积沙筑路材料的击实特性及压实工艺

罗瑞敏

苏交科集团（浙江）交通规划设计有限公司

风积沙的密实度直接决定道路的行车性能及结构耐久性。由于风积沙自然状态疏松，工程性质较差，其压实施工工艺一直是困扰我国西北部地区公路建设的一大难题。考虑到风积沙的压实工艺选取依赖于其击实特性，本文采用试验手段，结合理论计算，得到风积沙击实曲线，了解其击实特性，从而寻求最合理的压实工艺。

风积沙；击实特性；压实工艺；路基；压实度

1 引言

风积沙材料质地疏松、粘性差、毛细少等特性，无法直接用来填筑路基，本文采用试验手段，结合理论分析，着重分析了风积沙的击实特性，得到了较为合理的风积沙压实工法。

2 试验原理及操作

2.1 试验原理

与传统路基材料不同的是，风积沙属于半路基材料，需要经过压实方可作为路基使用，本文主要采用以下几种方法进行试验。

选取我国西北部沙漠腹地内的扰动风积沙，样品含水率、未密实空隙率、密实空隙率、表观密度、未密实密度及密实密度等参数值均满足风积沙特性要求。

岩土击实试验一般采用标准重型击实法，考虑到风积沙粘性差、质地疏松等特性，采用重型锤击，锤四周风积沙不容易密实。本文选用马歇尔锤击试验，其最大特点是重力锤与材料筒口径一致，可以有效避免四周不密实的情况出现。具体试验工况见下表2：

(1)含水率相同，击实方式不同：主要选用标准轻型锤击、标准重型锤击、马歇尔锤击三种方式。

(2)含水率不同，击实方式不同：主要选用标准重型锤击（含水率：0.1%、天然、3%、5%、7%、9%）、马歇尔锤击（含水率：0.1%、天然、3%、5%、7%、9%）。

2.2 试验操作

2.2.1 含水率相同，击实方式不同

保证物料筒置于平整的地面上，将风积沙分4次均匀倒入，每次500g，将试样表明压平，分别对每层试样进行锤击，保证各层试样完全击实以后，试样表面略高于物料筒顶大约3mm。用刮土刀沿筒定切削试样至与筒顶齐平，再沿物料筒内壁轻刮，保证试样与物料筒壁分离，并取下筒身拆除底板，称量试样。试验干密度按照下式1求解

式中ρd、ρ、ω分别表示：干密度，g/cm3；湿密度，g/cm3；含水率，%

通过式1可分别得到采用马歇尔锤击法、标准轻型锤击法及标准重型锤击法试验时，不同锤击次数对应的干密度值。采用马歇尔锤击法得到的击实次数与干密度曲线见下图1所示：

图1 马歇尔击实次数与干密度曲线

2.2.2 含水率不同，击实方式不同

将试验试样置入烘箱36h左右，自然状态冷却后，分别加水配制含水率分别为0、1%、3%、5%、7%、9%的试验试样。具体试验操作同1.2.1。

3 试验结果及分析

3.1 含水率相同，击实方式不同

本文选用多种试验方法得到其最大干密度值，标准轻型击实法、标准重型击实法及马歇尔锤击法得到的干密度值分别为：1.651/g/cm3、1.709/g/cm3、1.753/g/cm3。

分析以上数据可知，采用标准重型试验法得到的干密度值较标准轻型方法高3.4%，由于标准轻型锤击力较小，无法抵抗风积沙间的摩擦力，故采用标准轻型试验法不合理。采用马歇尔锤击法时，风积沙干密度受锤击次数的影响较为显著。根据图1可知，干密度随着锤击次数的变化呈现先快后慢的趋势，采用马歇尔锤击法，其干密度值大约提高5.8%。

3.2 含水率不同，击实方式不同

3.1中的试验已经证明标准轻型击实法在风积沙处理中的不合理性，故2.2中不再讨论标准轻型击实法在含水率不同，击实方式不同条件下的应用。根据式1求解含水率不同，击实方式不同条件下的试样干密度值，并得到标准重型击实法和马歇尔锤击法对应的干密度与含水率变化曲线，具体见下图2

图2 干密度与含水率曲线

分析上图可以明显看出，采用标准重型击实试验法和马歇尔锤击试验法得到的干密度与含水率曲线关系基本一致。含水率位于0左右，其干密度达到极值，随着含水率的增加，干密度呈现先减小再增加的趋势，当含水率达到饱和时，干密度达到峰值，曲线总体呈“倒S”型。风积沙在含水率为0时击实效果最佳。曲线变化过程中出现了两次干密度峰值，且两次峰值几乎齐平，说明只要选用合理的击实方式，处于干燥状态或者饱水状态的风积沙均可以达到理想的干密度值。