摘要:针对上海某地区积存的大紙工程渣土,提出应用固化剂稳定工程渣土作为道路底基层、路基的技术方案,以强度及耐久性为关键控制指标,分析不同类铟同化淹土路用性能。试验结果表明,固化渣土可以满足不同等级道路底基层、路基的性能要求,并具有较好的水稳定性,可以用作道路底基层、路堪填料。

关键词:T程渣土:资源化利用;固化剂;干湿循环

城镇化建设为我国经济持续快速发展带来重要贡献的同时.也使城市发展面临着巨大的环境和资源压力,据行业调研报告预测,2020年我国的建筑垃圾产生量将达到39.66亿吨,其中约2/3为工程渣土。目前,国内绝大部分的工程渣土不经任何处理便被运往郊区或码头,采取雜天堆放、填埋或海洋倾倒等粗放式方法进行处由此不仅占用大M土地、污染环境,还存在着较大的安全隐患。这已成为制约城市可持续发展的重要问题,亟待解决。与此同时,城市道路工程在建设过程中又需要大fi的筑路材料。土是一种理想的筑路材料,但工程渣土因产生来源广、特性差异大、含水率高、水稳定性差及力学强度低等原因,无法直接作为填料用于道路工程中。本文以上海某地K积存的大M工程渣土为研究对象,针对炖来源广、特性差异大、力学强度低、资源化利用难度大的特点,在总结国内外工程渣土再生利用技术的基础上,提出应用固化剂稳定工程渣土作为道路底基层、路基的技术思路,以强度与耐久性为关键控制指标,分析不同类型固化渣土的路用性能。

1工程渣土特性分析

现场取样,共取回5种具有代表性的工程猹土,对渣土特性进行试验分析,包括初始含水率、液塑限与颗粒组成。

1.1初始含水率试验

按照《公路土工试验规程》(JTG3430-2020)中规定的烘干法对5组工程渣土的初始含水率进行测定测试结果见表1。

1.2液塑限试验

对5组工程渣土进行烘干后破碎,并过0.5mm筛,利用液塑限联合测定仪,按照《公路土工试验规程》(JTG3430-2020)中对渣土的液限及塑限进行测定,试验结果见表2

1.3颗粒分析试验

考虑到工程渣土后期改良作为道路材料时对最大粒径的限制及筛分试验对粒径大小的要求,对工程渣土烘干后,先筛除粒径大于60mm的颗粒。按照《公路土工试验规程》(JTG3430-2020)中规定的筛分法,对5组工程渣土进行颗粒分析试验,结果如图1所示。由图1可知,5种工程渣土的细粒组质量分数分别为69.7%、61.4%、70.7%、71.5%及79.6%,即5种工程渣土中,细粒组质量分数均大于50%。依据《公路土工试验规程》(JTG3430-2020)中对土的工程分类方法,属细粒土。且5种渣土中,粗粒组质量为总质量的20%?50%,因此5组工程渣土均属于含粗粒的粉质土或含粗粒的黏粒土。根据液塑限测试结果可最终判断,5组工程渣土均为含粗粒的低液限黏土,且初始含水率较高。除2#渣土外,其余4种渣土初始含水率均高于其自身液限,因此这些渣土均无法作为道路填料直接加以利用。

2固化改良方案

工程渣土无法直接作为道路填料来使用,需要进行固化改良以满足路基、底基层性能要求。选择专用土壤固化剂与石灰进行改良效果比对,其中土壤固化剂选择上海申环环境工程有限公司提供的“申环固土一16”型土壤固化剂。固化剂是一种粉末状复合型高效土壤固化剂,满足《土壤固化剂应用技术标准》CJJ/T2860-2018及《土壤固化外加剂》CJ/T486-2015相关规定;生石灰符合现行行业标准《建筑生石灰》JC/T479中规定,等级不低于三级。具体试验方案如下:

2.1固化剂改良方案

向5组工程渣土中掺人推荐掺量的固化剂并拌合均匀,按照《公路土工试验规程》UTG3430-2020)中规定的重型击实法对混合料进行击实试验,确定其最佳含水率及最大干密度。对用作路基填料的固化渣土混合料进行CBR及干湿循环测试,固化剂用量为6%;对用作道路底基层的固化渣土混合料,测试其7d无侧限抗压强度,固化剂用量为8%。

2.2石灰改良方案

向5#工程渣土中分别掺人6%及12%的生石灰并闷料2—3d,进行破碎及翻晒,按照《公路土工试验规程》(JTG3430-2020)中规定的重型击实法对两种掺量下的石灰改良渣土进行击实试验,确定其最佳含水率及最大干密度。对6%石灰改良工程渣土进行CBR及干湿循环测试,对12%石灰改良工程渣土进行7d无侧限抗压强度。

3性能试验

分别进行CBR试验、无侧限抗压强度与干湿循环试验,分析固化渣土性能。

3.1CBR试验

对用作路基填料的5种固化渣土混合料及6%石灰改良工程渣土进行击实试验与CBR测试,结果见表3。由表3中结果可知,根据《城市道路路基设计规范》CJJ194-2013中对于路基填料强度(CBR值)要求的相关规定,6%石灰改良工程渣土不满足道路路床性能的要求。而利用土壤固化剂改良的5种固化渣土混合料CBR值较高,可满足不同等级道路路基各层位对填料强度的要求,且具有较高的富余。

3.2无侧限抗压强度试验

无侧限抗压强度是道路底基层材料的重要力学指标,对用作道路底基层的5种固化渣土混合料及12%石灰改良工程渣土进行击实试验与7d无侧限抗压强度测试,结果如表4所示。由表4中结果可知,12%石灰改良的工程渣土7d无侧限抗压强度最低,而其余5种固化剂改良的工程渣土混合料7d无侧限抗压强度较高,最小值为0.84MPa,最大值为1.06MPa。根据《城镇道路路面设计规范》CII169-2012中对石灰稳定类材料的7d无侧限抗压强度要求可知,用于轻交通的下基层材料7d无侧限抗压强度值应>0.7MPa,而用于重、中交通的下基层材料7d无侧限抗压强度值应>0.8MPa。由此可知,利用石灰对5#工程渣土进行固化改良,其强度值无法满足规范要求,而利用固化剂改良的工程渣土混合料可满足不同交通荷载下对底基层材料的强度要求。

3.3干湿循环试验

为研究作为路基填料的固化渣土混合料及6%石灰改良工程渣土的水稳定性,按如下试验步骤进行干湿循环试验:(1)按照《公路土工试验规程》(JTG3430-2020)中规定,对5组固化渣土混合料及6%石灰改良工程渣土进行无侧限抗压强度试件成型,标养7d后浸水30min,随后取出并擦干表面水。(2)将试样放人烘箱内(60士5)°C烘12h后取出,此为1次干湿循环。(3)重复上述浸水及烘干操作,增加试样干湿循环次数,并观察试样外观变化情况。根据6组试样干湿循环试验过程中的外观变化可知,5#渣土利用6%石灰改良后,在第4次干湿循环试验时,浸水后快速崩解,无法进行后续试验,如图2所示。而利用固化剂改良的5组固化渣土混合料,其所成型试样在经过10次干湿循环后,试样表面光滑无裂纹,如图3所示。由此表明,利用固化剂改良的固化渣土混合料具有良好的水稳定性。图2第4次干湿循环后(石灰改良渣土)图3第Mt次干湿循环后(固化渣土)

4结语

综上可知,对于项目所取的5种工程渣土,采用不同固化改良方案对其进行改良,通过试验分析,可得如下结论:(1)利用6%石灰对工程渣土进行固化改良,不满足道路路床性能要求,且水稳定性较差。而利用专用土壤固化剂改良的工程渣土,其CBR值可满足不同道路等级各层位对强度值的要求.且水稳定性良好。(2)利用12%石灰对工程渣土进行固化改良,其7d无侧限抗压强度值仅为0.51MPa,不满足规范对城镇道路底基层材料的强度要求。而利用固化剂改良的工程渣土,其7d无侧限抗压强度值可满足不同交通荷载下对底基层材料的强度要求。(3)选择的专用土壤同化剂对所取的5种工程渣土均具有良好的闶化改良效果,具有良好的适应性,可应对工程瘡土来源广、特性差异大的特点。

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