利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土及试验方法技术

利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土及试验方法。现有发明专利技术所用的原材料相对来说较为复杂，施工成本较高，且由于不同地区路基土质不同，不适用于个别地区的路基建设。传统施工都是按照经验在路基土中掺入一定量的粉煤灰，没有进行定性分析，对复合土也没有进行力学特性试验，导致对吹填砂粉煤灰复合土路基力学特性了解较少。本发明专利技术的组成包括：粉煤灰、吹填砂，所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为1‑5:5‑9。本发明专利技术用于提高吹填砂粉煤灰路基安全性和粉煤灰的利用效率。

Composite soil improved by fly ash to improve soil strength of dredger fill subgrade and its test method

Composite soil and test method for improving soil strength of dredger fill subgrade with fly ash. The raw materials used in the existing inventions are relatively complex, and the construction cost is high. Because of the different soil quality of roadbed in different areas, they are not suitable for roadbed construction in individual areas. Traditionally, a certain amount of fly ash is added into the subgrade soil according to the experience, and no qualitative analysis is carried out. The mechanical properties of the composite soil are also not tested, which leads to less understanding of the mechanical properties of the composite soil subgrade filled with sand and fly ash. The composition of the invention includes: fly ash and dredger sand, and the ratio of the fly ash to dredger sand is 1_5:5_9. The invention is used for improving the safety of roadbed and flyash subgrade and the utilization efficiency of fly ash.

【技术实现步骤摘要】
利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土及试验方法
：本专利技术涉及一种利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土及试验方法。
技术介绍
：随着吹填筑路技术在北方地区也逐步得到运用，研究吹填技术在北方地区的施工工艺变得迫在眉睫，同时研究由吹填砂土作为路基的主要材料，它的强度和变形情况也变得尤为重要。国内王利泉利用废塑料、废橡胶、煤、煤焦油、活化剂、聚乙烯等材料来改性沥青，用于交通路桥工程中；张同伟等专利技术了一种加固路基基层的土壤的固化剂，能够改善土体物理力学性质，适用于公路、铁路等路基工程建设；魏海斌等专利技术了公路复合材料及公路路基制作方法，由油页岩废渣34%-43%、粉煤灰19%-22%，其余为路基填土，满足公路路基设计规范对于公路路基土的强度和变形要求。以上现有专利技术所用的原材料相对来说较为复杂，施工成本较高，且由于不同地区路基土质不同，不适用于个别地区的路基建设。传统施工都是按照经验在路基土中掺入一定量的粉煤灰，没有进行定性分析，对复合土也没有进行力学特性试验，导致对吹填砂粉煤灰复合土路基力学特性了解较少。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土及试验方法。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土，其组成包括：粉煤灰、吹填砂，所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为1-5:5-9。所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土，其特征是：所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为1:9或2:8或3:7或4:6或5:5。一种权利要求1-2之一的所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土的配比确认试验方法，该方法包括：先试配粉煤灰与吹填砂的不同质量配合比，然后再通过标准击实试验测得不同配合比的最佳含水率和最大干密度；由此按每个配合比的最佳含水率配制不同配合比吹填砂粉煤灰复合土，通过三轴试验测得最佳含水率下不同配合比复合土的力学性能，最后再综合比较得出最佳配合比为1:9；试验所采用的吹填砂风干后测得天然含水率为0.6%，通过标准击实试验测得最大干密度为1.74g/cm3，按筛分法对吹填砂进行颗粒级配分析，得出粒径大于0.3mm的质量百分数为66.22%，将吹填砂定名为中砂；试验所采用的粉煤灰呈灰色细粉状，由细小的颗粒组成，遇水为黑灰色，对水的吸附能力很强，干燥时为细粉状，光滑而松软，类似水泥粉尘，测得天然含水率为0.4%，由击实试验测得最佳含水率为20.9%，最大干密度为1.38g/cm3。所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土的配比确认试验方法，所述的标准击实试验的试验击实锤质量4.5kg，锤击面直径5.0cm，落高45cm，试筒内径10.0cm，高12.7cm，容积997cm3，将试料分5层击实，每层锤击27次；依据表1试验方案确定每个配合比粉煤灰与吹填砂的试料，试料总质量约取2.5kg，确定每个配合比的含水量，再将一份配合比的试料平铺于实验桌上，用土工刀把吹填砂和粉煤灰拌匀，再将事先计算好的所需要的水均匀喷洒在试料上，然后用土工刀混合拌匀后，装入塑料口袋浸润12h后对复合土进行击实试验，表1击实试验方案不同配合比下，吹填砂粉煤灰复合土最大干密度和最佳含水率如下表所示，表2不同配合比最佳含水率与最大干密度由击实试验得到的含水率与干密度关系曲线结果如图1所示，从试验结果可以得出，吹填砂粉煤灰复合土有明显的最佳含水量与最大干密度，在达到最佳干密度前，随着含水量的增加，干密度在逐步增大，在达到最大干密度之后，干密度随含水量的增加而减小；所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为2:8的复合土最大干密度最大，最佳含水率最小，然后随着粉煤灰的增加，最大干密度越来越小，最佳含水率逐步变大；对吹填砂而言，加入粉煤灰之后最大干密度有了明显提高，这是由于吹填砂孔隙比较大，掺入粒径较小的粉煤灰之后，粉煤灰颗粒镶嵌在砂孔隙之间；通过吹填砂粉煤灰复合土与纯粉煤灰击实试验结果对比，粉煤灰掺入砂之后最大干密度提高，最佳含水率下降，证明了粉煤灰具有良好的吸水性且粉煤灰的透水性较吹填砂差。所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土的配比确认试验方法，所述的三轴试验采用粉煤灰与吹填砂比例为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、纯灰、纯砂分别在围压100kpa、200kpa、300kpa进行试验,三轴试验方案如表3所示，表3三轴试验方案围压/kpa1:92:83:74:65:5纯灰纯砂100√√√√√√√200√√√√√√√300√√√√√√√对最佳含水率下每个配合比进行三轴试验，每个围压条件做三组平行试验，从三组平行试验结果的数据中选取靠近平均数值的那一组数据作为试验结果，得到不同围压条件下不同配合比在最佳含水率下的应力-应变曲线，不同围压条件下复合路基土偏差应力-应变曲线如图2、图3、图4所示，三个围压条件下，吹填砂粉煤灰复合土破坏强度曲线如图5所示，由破坏强度曲线可看出：200kPa、300kPa围压条件下灰砂比为1:9的复合土在所有复合土中破坏强度最高；100kPa围压下破坏强度和纯灰试件相差无几；粉煤灰的含量对试件破坏强度具有很大的影响，对于吹填砂粉煤灰复合土而言随着粉煤灰含量的增加，试件破坏强度逐渐减小在配合比为4:6时达到最小，而配合比为5:5的复合土破坏强度则比配合比为4:6的复合土破坏强度略有增加；从试验结果看出灰砂比为1:9的吹填砂粉煤灰复合土的颗粒级配最好，破坏强度最大；粉煤灰颗粒粒径分布均匀，颗粒间的摩擦力较小，纯粉煤灰试件更容易遭到破坏，整体性和稳定性较差；在200kPa、300kPa围压条件下配合比为1:9的复合土，破坏强度最高，且围压越高其他配合比的复合土和1:9的复合土破坏强度差距越大，因此，从破坏强度方面来看，灰砂比1:9为吹填砂粉煤灰复合土的最佳配合比。有益效果：本专利技术基于三轴试验，以标准击实试验得出的不同配合比下吹填砂粉煤灰复合土的最佳含水率和最大干密度为试验制样依据，研究了不同配合比复合路基土的破坏强度变化规律等。给出吹填砂和粉煤灰的最佳配合比，为解决工程需要，提高粉煤灰综合利用效能提供了技术支持。本专利技术为进一步提高吹填砂粉煤灰路基安全性和粉煤灰的利用效率，结合哈尔滨松花江防洪大道吹填砂粉煤灰筑路工程需要基于三轴试验研究了不同配合比吹填砂粉煤灰复合路基土的物理力学性能，对包括最佳含水率、最大干密度、破坏强度等变化规律进行了系统研究，最后对以上力学性质进行研究分析，对不同配合比力学性质进行比较得出最佳配合比，为实际施工问题提供技术参考。本专利技术粉煤灰的成分由SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO等组成，吹填砂的主要成分为SiO2，两者的化学性质都比较稳定。本专利技术粉煤灰的使用不仅可以节约土地资源，降低工程成本，而且能有效解决环境污染问题，研究吹填砂和粉煤灰最佳配合比问题，能够进一步提高吹填砂粉煤灰路基安全性和粉煤灰的利用效率，同时缓解黑龙江地区由粉煤灰处理带来的环境压力。附图说明：附图1是本专利技术不同配合比的击实曲线图。附图2是本专利技术100kPa围压下不同灰砂比偏差应力-应变曲线图。附图3是本专利技术200kPa围压下不同灰砂比偏差应力-应变曲线图。附图4是本专利技术300kPa围压下不同灰砂比偏差应力-应变曲线图。附图5是本专利技术三个围压下不同配合比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土，其组成包括：粉煤灰、吹填砂，其特征是：所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为1‑5:5‑9。

【技术特征摘要】
1.一种利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土，其组成包括：粉煤灰、吹填砂，其特征是：所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为1-5:5-9。2.根据权利要求1所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土，其特征是：所述的粉煤灰与所述的吹填砂比例为1:9或2:8或3:7或4:6或5:5。3.一种权利要求1-2之一的所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土的配比确认试验方法，其特征是：该方法包括：先试配粉煤灰与吹填砂的不同质量配合比，然后再通过标准击实试验测得不同配合比的最佳含水率和最大干密度；由此按每个配合比的最佳含水率配制不同配合比吹填砂粉煤灰复合土，通过三轴试验测得最佳含水率下不同配合比复合土的力学性能，最后再综合比较得出最佳配合比为1:9；试验所采用的吹填砂风干后测得天然含水率为0.6%，通过标准击实试验测得最大干密度为1.74g/cm3，按筛分法对吹填砂进行颗粒级配分析，得出粒径大于0.3mm的质量百分数为66.22%，将吹填砂定名为中砂；试验所采用的粉煤灰呈灰色细粉状，由细小的颗粒组成，遇水为黑灰色，对水的吸附能力很强，干燥时为细粉状，光滑而松软，类似水泥粉尘，测得天然含水率为0.4%，由击实试验测得最佳含水率为20.9%，最大干密度为1.38g/cm3。4.根据权利要求3所述的利用粉煤灰改良吹填砂路基土强度的复合土的配比确认试验方法，其特征是：所述的标准击实试验的试验击实锤质量4.5kg，锤击面直径5.0cm，落高45cm，试筒内径10.0cm，高12.7cm，容积997cm3，将试料分5层击实，每层锤击27次；依据表1试验方案确定每个配合比粉煤灰与吹填砂的试料，试料总质量约取2.5kg，确定每个配合比的含水量，再将一份配合比的试料平铺于实验桌上，用土工刀把吹填砂和粉煤灰拌匀，再将事先计算好的所需要的水均匀喷洒在试料上，然后用土工刀混合拌匀后，装入塑料口袋浸润12h后对复合土进行击实试验，表1击实试验方案不同配合比下，吹填砂粉煤灰复合土最大干密度和最佳含水率如下表所示，表2不同配合比最佳含水率与最大干密度由击实试验得到的含水率与干密度关系曲线结果如图1所示，从试验结果可以得出，吹填砂粉煤灰复合土有明显的最佳含水量与最大干密度，在达到最...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟上九，张华瑞，王淼，匡越，孙义强，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23