复合固结土路面基层的材料及其施工方法

摘要

一种复合固结土路面基层的材料及其施工方法，其材料是由以下重量百分比的组分组成：砂质土92～98％、水泥2～8％、ZL－1液体固化剂或者EN－1液体固化剂为灰土混合料总量的0.1～0.3‰；或者是：粉质土或粘质土90～96％、石灰4～10％、ZL－1液体固化剂或者EN－1液体固化剂，为灰土混合料总量的0.1～0.3‰。这种复合固结土路面基层的材料及其施工方法以分布广泛的土为主要材料，可就地取材、降低工程造价20～50％，早强、缩短工期、抗冻，在北方上冻期早的地区可延长有效施工工期。

说明书

技术领域

本发明涉及一种公路路面基层的材料及其施工方法，特别是一种用复合固结土修筑的路面基层的材料及其施工方法。

背景技术

目前，公路路面基层通常采用二灰碎石、水泥稳定砂砾、二灰土、石灰土等组成材料，其中二灰碎石和水泥稳定沙砾一般用于高等级公路的基层，二灰土、石灰土则用于低等级公路的基层或高等级公路的底基层。这几种材料对于平原地区来说，由于大量材料的外购和远距离的公路、铁路运输提高了工程的造价。例如，在吉林省松原地区修路，采用二灰碎石结构，碎石用量占80％，石灰用量6％，粉煤灰用量14％，碎石要从辽宁省采购，石灰要从长白山区的通化采购，仅铁路运输距离达500公里；粉煤灰也要从百公里外的长山发电厂采购。这些材料的运输和使用严重污染周围环境，碎石和石灰的大量开采也破坏了山区的生态环境，还会产生水土流失，造成资源的浪费，危及到经济的可持续发展。而且常规的修路方法施工工期较长，在北方上冻时间较早的地区，缩短了有效的施工工期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以分布广泛的土为主要材料，可就地取材、降低工程造价20～50％，早强、缩短工期、抗冻，在北方上冻期早的地区可延长有效施工工期的复合固结土路面基层的材料及其施工方法。

为实现上述目的，本发明复合固结土路面基层的材料，由以下重量百分比的组分组成：

砂质土，92～98％，

水泥，2～8％，

ZL-1液体固化剂或者EN-1液体固化剂，为灰土混合料总量的0.1～0.3‰。

本发明复合固结土路面基层的材料，由以下重量百分比的组分组成：

粉质土或粘质土，90～96％，

石灰，4～10％，

ZL-1液体固化剂或者EN-1液体固化剂，为灰土混合料总量的0.1～0.3‰。

本发明复合固结土路面基层的施工方法，它包括以下步骤：

(1)施工放样，准备下承层；

(2)按砂质土92～98％或者粉质土或粘质土90～96％的用量备好素土，并均匀地摊铺在下承层上面；

(3)用链轨式拖拉机排压一遍；

(4)在排压好的素土上均匀地摊铺用量为4～10％的石灰或者用量为2～8％的水泥，同时，将用量为灰土混合料总量的0.1～0.3‰的ZL-1液体固化剂或EN-1液体固化剂用水稀释；

(5)铺好的混合料用多铧犁拌和两遍，在拌和的同时至少喷洒两次ZL-1或EN-1液体固化剂稀释液；

(6)再用多铧犁拌和，直至拌匀。为了拌匀，塑性指数较高的土质应采取农用旋耕机配合拌和，用于高等级公路的路面基层时，应采用灰土拌和机拌和；

(7)整型；

(8)碾压成型；

(9)喷洒透层油封闭养生。

本发明复合固结土路面基层的施工方法，它包括以下步骤：

(1)施工放样，复压下承层；

(2)在土源附近按砂质土92～98％、水泥2～8％、灰土混合料总量的0.1～0.3‰的ZL-1或EN-1液体固化剂，或者粉质土或粘质土90～96％、石灰4～10％、灰土混合料总量的0.1～0.3‰的ZL-1或EN-1液体固化剂的用量备料；

(3)根据配合比确定拌和机转速及土料斗和灰料斗的开度；

(4)用水稀释固化剂溶液，并将固化剂稀释液由自吸式水泵定量喷洒到搅拌料斗内充分拌和；

(5)翻斗车接料运至摊铺路段，按松铺厚度摊铺均匀，刮平机、推土机配合作业；

(6)整型；

(7)局部需补充洒水的应喷洒ZL-1或EN-1液体固化剂的稀释液；

(8)碾压成型；

(9)洒透层油封闭养生。

本发明复合固结土路面基层的施工方法，其中，用水稀释ZL-1或EN-1液体固化剂的方法如下：

(1)定施工段复合固结土混合料的最佳含水量和测定灰土的天然含水量；

(2)按照固化剂占灰土混合料总量的0.1～0.3‰的含量，计算出作业段的固化剂的用量，计算公式如下：

g＝Ms×J

式中：g——固化剂的用量(kg)；

      Ms——施工段灰土混合料的总干质量(kg)；

      J——固化剂占灰土混合料总量的含量(％)，为0.1～0.3‰；

(3)根据施工段灰土混合料的总干质量和复合固结土混合料最佳含水量与灰土天然含水量的差，计算出供稀释固化剂所参考的用水量，计算公式如下：

Q_总＝(W₀-W)×Ms

式中：Q_总——稀释固化剂的参考用水量(kg)；

      W₀——复合固结土混合料的最佳含水量(％)；

      W——灰土混合料的天然含水量(％)；

      Ms——施工段灰土混合料的总干质量(kg)；

(4)按照计算所得的固化剂用量g和稀释固化剂的用水量Q_总，并根据用土的天然含水量确定固化剂的稀释浓度，按重量比为1∶100～1∶200，将固化剂加入到水中，搅拌均匀，得到所需的固化剂水溶液。

本发明复合固结土路面基层的施工方法，其中，复合固结土混合料碾压成型时的含水量应超出最佳含水量1～2％。

本发明复合固结土路面基层的材料及其施工方法，由于采用2～6％的石灰或者水泥、98～94％的素土并外掺入石灰与素土总量的0.1～0.3‰的液体固化剂作为筑路材料替代常规路面，其中所需的大量材料为土，因而可以实现就地取材，减少了大量的长途运输费用，可降低工程造价的20～50％，可以减少开山、采石，防止水土流失，减少对环境的破坏；用此方法所修筑的路面基层，初期抗压强度很高，可以缩短工期，增加有效的施工工期；具有良好的路用性能，其抗压强度、抗拉弯强度、抗压回弹模量等路用指标接近二灰碎石、水泥稳定沙砾，大于二灰土、白灰土等常规结构。

具体实施方式

复合固结土路面基层材料的配合比如下表：

素土石灰水泥  ZL-1或EN-1固化剂水溶液砂质土92～98％2～8％  灰土混合料总量的0.1～0.3‰粉质土、粘质土90～96％4～10％  灰土混合料总量的0.1～0.3‰

其中，ZL-1和EN-1固化剂的主要成分为：磺酸85％，为酸性化合物，在吉林省松原市顺达筑路材料有限公司有售。

用水稀释ZL-1或EN-1液体固化剂的方法如下：

(1)施工段复合固结土混合料的最佳含水量和测定灰土的天然含水量；

(2)按照固化剂占灰土混合料总量的0.1～0.3‰的含量，计算出作业段的固化剂的用量，计算公式如下：

g＝Ms×J

式中：g——固化剂的用量(kg)；

      Ms——施工段灰土混合料的总干质量(kg)；

      J——固化剂占灰土混合料总量的含量(％)，为0.1～0.3‰；

(3)根据施工段灰土混合料的总干质量和复合固结土混合料最佳含水量与灰土天然含水量的差，计算出供稀释固化剂所参考的用水量，计算公式如下：

Q_总＝(W₀-W)×Ms

式中：Q_总——稀释固化剂的参考用水量(kg)；

      W₀——复合固结土混合料的最佳含水量(％)；

      W——灰土混合料的天然含水量(％)；

      Ms——施工段灰土混合料的总干质量(kg)；

(4)按照计算所得的固化剂用量g和稀释固化剂的用水量Q_总，并根据用土的天然含水量确定固化剂的稀释浓度，按重量比为1∶100～1∶200，将固化剂加入到水中，搅拌均匀，得到所需的固化剂水溶液。

复合固结土路面基层的施工方法分为路拌法和场拌法，路拌法的施工方法如下：

(1)施工放样，准备下承层；

(2)按砂质土92～98％或者粉质土或粘质土90～96％的用量备好素土，并均匀地摊铺在下承层上面；

(3)用链轨式拖拉机排压一遍；

(4)在排压好的素土上均匀地摊铺用量为4～10％的石灰或者用量为2～8％的水泥，同时，将用量为灰土混合料总量的0.1～0.3‰的ZL-1液体固化剂或EN-1液体固化剂用水稀释；

(5)铺好的混合料用多铧犁拌和两遍，在拌和的同时至少喷洒两次ZL-1或EN-1液体固化剂稀释液；

(6)再用多铧犁拌和，直至拌匀。为了拌匀，塑性指数较高的土质应采取农用旋耕机配合拌和，用于高等级公路的路面基层时，应采用灰土拌和机拌和；

(7)整型；

(8)碾压成型；

(9)喷洒透层油封闭养生。

场拌法的施工方法如下：

(1)施工放样，复压下承层；

(2)在土源附近按砂质土92～98％、水泥2～8％、灰土混合料总量的0.1～0.3‰的ZL-1或EN-1液体固化剂，或者粉质土或粘质土90～96％、石灰4～10％、灰土混合料总量的0.1～0.3‰的ZL-1或EN-1液体固化剂的用量备料；

(3)根据配合比确定拌和机转速及土料斗和灰料斗的开度；

(4)用水稀释固化剂溶液，并将固化剂稀释液由自吸式水泵定量喷洒到搅拌料斗内充分拌和；

(5)翻斗车接料运至摊铺路段，按松铺厚度摊铺均匀，刮平机、推土机配合作业；

(6)整型；

(7)局部需补充洒水的应喷洒ZL-1或EN-1液体固化剂的稀释液；

(8)碾压成型；

(9)洒透层油封闭养生。

在配制和喷洒固化剂水溶液时，应视实际情况考虑在混合料最佳含水量的基础上提高用水量1～2％，以满足封闭养生的需要。如果混合料由于遭雨浸泡等原因天然含水量接近或超过最佳含水量，则混合料必须进行翻拌、晾晒，降低其含水量。

实施例1

天身线让字至新生段13.8公里，石灰与粉质土的重量比为5∶95，外掺的固化剂的重量为灰土混合料的0.1‰。采用上述方法进行固化剂水溶液的配制和路面基层的施工。

实施例2

十四号至腰井段10公里，水泥与砂质土的重量比为4∶96，外掺的固化剂的重量为灰土混合料的0.16‰。采用上述方法进行固化剂水溶液的配制和路面基层的施工。

实施例3

新水线西露至余字段10公里，石灰与粘质土的重量比为6∶94，外掺的固化剂的重量为灰土混合料的0.13‰。采用上述方法进行固化剂水溶液的配制和路面基层的施工。

本发明的复合固结土路面基层的材料及其施工方法适合于修筑二级以上公路的下基层以及三级、四级公路的全部基层。

复合固结土基层路面结构的技术指标如下：

复合固结土            路面基层的国家规范 石灰土 二灰土 二灰碎石及水 泥稳定沙砾初期(7天)饱和抗压强度(Mpa)1.08～2.54 ＞0.81 ＞0.81抗拉弯强度(Mpa)0.51～0.81 0.2～0.25 0.2～0.3抗压回弹模量(Mpa)1000～1500 400～700 600～900 1300～1700水稳性(常温下饱水)180天不散解成型时间48小时以内