石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的路用性能试验研究

□文/王 雷

经济与技术的发展，需要大量的公路桥梁等基础设施的建设，这一过程中需要耗费大量的建筑材料，因此，各地纷纷开山劈石，以获得混凝土建筑材料的集料。而石料生产过程中，山表面的风化石及土不能作为集料，粉碎后就是粉碎山皮土。山皮土作为公路的路基建筑材料使用，其性能优于一般的土。

如果将山皮土粉碎后掺入适量的石灰粉和粉煤灰，使混合料形成较高的强度和良好的水稳定性，使其满足JTGD50—2006《公路沥青路面设计规范》对基层、底基层材料的强度要求，即可以大大节约资源、降低工程造价。本文通过系统的试验研究，探讨石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的抗压强度、劈裂强度、刚度、抗冻性能等路用性能指标。

1 原材料性质

1.1 石灰

石灰均采购自天津蓟县，有效氧化钙和氧化镁的合量为59.2%，属于Ⅲ级钙质消石灰。

1.2 粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂的一种废弃物。来自天津市军粮城发电厂，粉煤灰的各项指标均符合JTJ034—2000《公路路面基层施工技术规范》的相关要求，粉煤灰的主要化学成分见表1。

表1 粉煤灰的主要化学成分 %

1.3 土

土为低液限粘土，塑性指数12.86，液限32.79，试验前将土烘干碾碎，使颗粒均＜5.0mm。

1.4 山皮土

山皮土是山上优质石料表面的一层风化岩石和土的混合料，性质介于土和岩石之间，粉碎后供试验用。

2 力学性能试验

2.1 标准击实试验

首先需要根据JTGE40—2007《公路土工试验规程》的相关方法，进行试验室标准击实试验，以确定石灰粉煤灰稳定土不同配合比时的最大干密度及最佳含水量，见表2。

表2 石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的标准击实试验结果

由表2可以看出，随着山皮土含量的增大，混合料的最大干密度会增大，而最佳含水量会稍微减少。

2.2 无侧限抗压强度

依据表2确定的石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的最佳含水量和最大干密度，根据JTGE51—2009《公路无机结合料稳定材料试验规程》的相关方法，制备不同配比的试验试件并养生至不同龄期，测得其各龄期浸水无侧限抗压强度，见表3。

表3 石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的无侧限抗压强度试验结果

由表3可以看出，石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土具有较高的抗压强度，3种配合比的混合料7d无侧限抗压强度值均＞0.8MPa，满足JTGD50—2006对公路基层、底基层材料的强度要求，可以作为公路的（底）基层材料。同时，石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的抗压强度会随龄期而增长。

2.3 劈裂强度

作为公路的基层或底基层材料，石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土会受到拉力的作用，其必须具有一定的抗拉能力。分别成型不同配比的石灰粉煤灰稳定土试件，测试其劈裂强度（间接抗拉强度），见表4。

表4 石灰粉煤灰稳定山皮土的劈裂强度 MPa

2.4 抗压回弹模量

根据JTGE51—2009的相关方法，测得不同配比的石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的抗压回弹模量值，见表5。

表5 石灰粉煤灰稳定钢渣土的抗压回弹模量值 MPa

2.5 小结

与常用的基层、底基层材料相比石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的劈裂强度值较高，大于二灰土，与石灰土碎石相当；抗压回弹模量值较大，介于二灰土与石灰土碎石之间。见表6。

表6 常用基层、底基层材料参数 MPa

3 抗冻性能

根据JTGE51—2009的相关方法，养生至180d，进行冻融试验。测得石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的抗冻性能试验结果见表7。

表7 石灰粉煤灰稳定山皮土的抗冻性能试验结果

由表7可知，石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土具有良好的抗冻性能，可以用作中冰冻区以上的寒冷地区的公路基层或底基层材料。

4 结论

1）石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土具有较高的抗压强度、劈裂强度和刚度、良好的抗冻性能。

2）石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的强度随龄期的增大而提高。

3）试验范围内各种配比的石灰粉煤灰稳定粉碎山皮土的7d无侧限抗压强度值均＞0.8MPa，满足公路基层材料的技术要求，可以作为公路沥青路面的基层材料及底基层材料。