膨胀岩基床新型防排水材料应用研究

郑子文

（铁正检测科技有限公司，济南250000）

1 引言

本课题采用新型防排水材料进行基床防排水层铺设施工，新型防排水材料应用于路基的铺筑、施工宜注意结合其他有效的结构构造措施进行，从而构筑严密的整体防护体系。

2 工程地质概况

该试验段中主要包含＜4＞膨胀土、＜6＞膨胀土、＜7＞泥岩夹泥质砂岩及砾岩（膨胀岩）。各地层描述及参数如下：

＜7＞泥岩夹泥质砂岩及砾岩（E1-2）：棕红色，泥质结构，厚层构造为块状构造，暴露后很快风化碎裂，具有弱至中等膨胀性，饱和吸水率18%～47%，自由膨胀率23%～42%，膨胀力184～506kPa，遇水易软化、崩解，岩质软。＜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

本试验段路基属于路堤式路堑，分为基床底层和基床表层，基床底层DK161+790～DK161+880 段设计采用A、B 组填料+20cm KZL 水泥基防水层材料，DK161+880～DK161+974 段设计采用挖除1.5m 膨胀土换填1.4m A、B 组填料+0.1m 中粗砂+1 层复合防排水板；基床表层采用0.05m 中粗砂+0.65m 厚级配碎石。本课题主要是针对20cm 水泥基防水层材料进行的室内和现场试验研究[1]。

4 室内试验

4.1 设计要求

防水层材料在室内进行配比试验，成型试件进行材料性能检测：

1）立方体试件（150mm×150mm×150mm）2 组：3d 抗压强度≥1.0MPa，28d 抗压强度≥2.5MPa；

2）抗渗试件1 组：抗渗等级≥P4；

3）材料湿密度≥1 900kg/m3；

4）电通量试件1 组：56d 电通量≤6 500C。

4.2 配比试验

4.2.1 材料

1）水泥：P·O42.5 普通硅酸盐水泥，满足TB 10424—2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》的要求；

2）粉煤灰：C50 满足TB 10424—2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》对粉煤灰的技术要求；

3）砂：满足TB 10424—2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》的中粗砂[2]指标要求；

4）土：非膨胀性中砂类砂土，颗粒粒径不大于10mm；

5）废旧轮胎橡胶颗粒：颗粒直径5～10 目；

6）乳化沥青：满足高速铁路Ⅰ型板用CA 砂浆使用要求；

7）专用外掺料：专用外掺料由木质素磺酸钙：硅灰：生石灰粉按1：3：6 组成（质量比），专用外掺料按15kg/m3掺加，各组成应满足如下要求：

木质素磺酸钙粉剂,其减水率不小于8%,满足GB 8076—2008《混凝土外加剂》要求；

生石灰粉应为钙质生石灰，满足JC/T 479—2013《建筑生石灰》合格品要求；

硅灰应满足TB 10005—2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》中表5.1.4-3 中的相关要求；

8）拌和水：拌和用水；

9）防水涂料：双组份高分子沥青防水涂料，主要性能满足：

拉伸强度≥1.9MPa，断裂伸长率≥450%；

0.3MPa 不透水性≥30min；

碱处理后断裂伸长率≥400%，酸处理后断裂伸长率≥400%；

10）纤维：5～10mm 聚丙烯纤维。

4.2.2 防排水材料配比

防排水材料的原材料组成及配比见表1。

表1 适用于膨胀岩路基的防水层材料配比表kg/m3

4.2.3 室内成型试件性能检测

室内成型150mm×150mm×150mm 立方体抗压试件、抗水渗透试件、电通量取芯试件，其力学性能和耐久性能试验结果见表2 和表3。

表2 抗压强度试验结果

表3 耐久性能试验结果

5 防排水材料拌制工艺及现场施工方法

5.1 拌制工艺

防排水材料进行拌和生产时，搅拌容器类型及容量应以有利于提高搅拌效率为目标进行选择，在混凝土拌和站进行拌和时，首先将砂、土、水泥、粉煤灰、橡胶颗粒、专用外掺料等干料按照配合比投入搅拌机搅拌30s，搅拌均匀，然后将乳化沥青加入到水中再一起加入到搅拌机中，继续搅拌90s，搅拌时间以搅拌均匀为基准进行适当调整。拌和料达到施工要求的工作性后，出机立即进行浇筑施工。

5.2 施工方法

KZL 水泥基防水层应在侧沟、侧沟平台和基床底层施工完毕后进行摊铺，铺设厚度为20cm。结合现场条件，采用机械密实的方法进行防水层材料的摊铺和压实施工。防水层材料必须在搅拌好90min 内施工完毕，应保持施工过程的一致性，避免施工冷缝存在等。

5.2.1 测量放线

施工前应由测量人员进行设计断面的中、边线桩测量放线工作。

5.2.2 摊铺整平

使用石灰洒出网格线，并安排专人指挥卸料，然后使用推土机摊铺初平，再用平地机进行整平，整平时由中间向两侧推进。对于局部低洼处，人工找平[3]。

5.2.3 填料碾压

现场配备1 台重型压路机（SR20M）及1 台小型压路机（0.25t），侧沟部位采用小型压路机碾压，其余部位采用大型压路机碾压。碾压时控制好压路机行驶速度，行驶速度不超过4km/h，往返行驶的轮迹必须重叠，纵向搭接长度不小于2m，沿线路纵向的行与行之间压实重叠不小于40cm。压实作业做到无偏压、无死角，碾压均匀。

5.2.4 养护

KZL 水泥基防水材料碾压完成后立即进行养护，养护时间为3d，采用表面覆盖土工布洒水养护的办法，养护期间机械设备不得在路基上停留、行走。

6 施工现场质量检测

6.1 防水层湿密度检测

防水层在养护28d 后进行湿密度检测，检测结果见表4。

表4 湿密度检测结果

6.2 防水层压实质量检测

防水层在养护3d 和28d 后分别进行Evd试验，检测结果如表5 所示。

表5 Evd试验检测结果

6.3 防水层力学性能和耐久性能检测

防水层在养护3d 和28d 后现场取芯进行抗压强度试验和抗渗试验，56d 后现场取芯进行电通量试验。试验结果见表6 和表7。

表6 抗压强度试验结果

表7 耐久性能试验结果

7 结语

水泥基防水材料属于一种新型防水材料，从目前试验检测效果来看，其强度和56d 耐久性能均能满足设计要求，防水渗透效果明显，但长期耐久性能如何仍有待考验。人们将继续对防水层后期的一些相关耐久性能进行跟踪检测，以便为大面积推广使用提供可靠理论依据。