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关于抗疏力技术在道路建设应用

2018-10-21  来自: 杭州抗疏力新材料环保科技有限公司 浏览次数:41

关于抗疏力技术在道路建设应用

  一、道路的组成及功能
  道路由基土以上的高质量材料组成,包括三层:磨损层、基层、底基层。其作用是保护基土免遭交通负载和气候的破坏。道路的质量和厚度要求是根据基土情况和交通负载来决定的。在很多情况下,是根据基土质情况和气候来决定的。
  任何道路都应具有下列各层:(从上至下):
  磨损层:沥青面、混凝土面、土壤碎石面;基层:碎石、砾石、沥青混凝土、稳定土壤;底基层:碎石、砾石、稳定土壤; 基土:现场稳定土壤或现场非稳定土壤。
  在道路建筑中,任何道路的磨损层都是高质量的材料,除非路基是坚硬、经久耐用的原始岩石。经久耐用的道路其磨损层通常由沥青、混凝土或稳定混凝土料组成,其坚固程度足以抵抗轮载压力,其机械强度足以经受交通磨损。
  基层是路面结构中最重要的部分,除非磨损层是波特兰水泥浇铸的混凝土。基层需相当的厚度和很高的稳定性,通常用高等级的粗糙粉碎混合料修造。天然材料符合标准,不粉碎也可使用。底基层的质量介于基层和路基土之间,其原因是底基层不会承受象基层一样的负载。
  与传统道路建设不同,抗疏力技术使用现场土壤。
  二、路基材料和路基的改善
  作为路基材料的各种土壤,它的一般适宜性可通过土壤的分类推断出来。除一般适宜性之外,路基应力可根据不同的路面设计程序求出。用于路面设计的大多数方法是经验或半经验。每一种方法都需要复杂的设备通过试验来确定路基应力。每一种方法都需使用十分专业的分析程序。
  使用抗疏力技术,一个简单的实验室试验就可精确地表示你所希望的数据。道路分析方法易懂、路基材料的应力要求易得。
  路面层的负载(静态压力)向路堤分散,深度增加负载压力减少。负载压力是以60度的角度向下分散,随着材料的改变角度发生变化,最佳材料的角度为90度。
  在设计时应充分重视抗疏力技术对土壤层承载力的提高。通过改进土壤和增加所缺配料,任何土壤都能提高到以90度的角度向下分散负载压力。
  抗疏力技术处理层与未处理层相比:浸湿CBR值至少提高3~5倍,50%以上情况CBR值提高5倍以上。重要的是这些数据在动工前在实验室就得到证实,达到你需要的要求。除静态压力外,动态压力必须高度重视,不过这是另外的讨论课题。
  1.路基改进
  如果路面分析表明路面不适合,则有两种选择。其一,加厚路面;其二,提高或加强路基。路基改进可通过夯实或化学稳定方法来实现。
  对于无粘性的沙土,内摩擦的角度与密度有一定的关系。由于夯实,我们可获得内摩擦角度的提高,大约从30°到37°,承载力提高一倍以上。显然,夯实对加强路基有很大影响。
  与化学物质拌合可提高某些细土的粘合力。通过添加水泥和石灰,可把沙子、砾石凝聚。
  2.用抗疏力技术提高路基质量
  大多数情况下,抗疏力技术能处理路基的现场土壤,达到提高土壤特性的目的,使之成为底基层和基层,尽可能避免借料。
  用抗疏力技术处理现场土壤代替借料是可能的,因为这种处理大大地改变了土壤的特性,提高了荷载力。抗疏力技术处理的土壤不再吸水。板承压力(加州承载比或任何其他的负荷系数测量法)与未处理的土壤相比提高3~5倍,实际应用中达到50%以上,负荷系数提高5倍。这一事实使处理现场土壤代替借料成为可能,大大降低了借料的使用,减少了成本。
  道路设计不变,改变现场土壤的特性,使道路各层更多或全部使用现场土壤,从而节约了换土、运输和处理费用。
  根据现场土壤的性质,沙质土壤中加入细粘土以增加其粘性;粘质土壤中加入砂石或粗糙材料以减少粘土的可塑性和收缩膨胀性。
  通过在土壤中加入所需材料,来提高土壤机械拌合的稳定性,使抗疏力的效果更佳。因此,在大多数情况下现场土壤能全部或绝大部分用于路堤各层。混合土壤来提高承载力在道路建设中很经济,应从各个方面考虑。
  因为用抗疏力技术处理的土壤不被水蚀,所以道路的基层和底基层不再遭水破坏。
  确定适合的土壤混合是容易的,因为在土壤实验室一个简单的试验就能得到精确的处理数据,同时也得到了用抗疏力技术处理的数据。用这样的办法,任何土壤的参数都能被测定,如:密度、压强、加州承载比、抗水性等等。在现场你将得到同样的好效果。
  结论:任何道路的设计方法都可使用,无需改变设计,仅仅是材料----现场土壤用抗疏力技术适当的处理就可代替借料而无风险。应当知道土壤不是统一的建筑材料,所以应混合现场土壤使之适应。用抗疏力技术提高路基质量是很容易的。
  三、道路结构和基层
  道路通常要有沥青或混凝土面层。然而,面层与路基、底基层、基层有很大关系。设计应依据所使用的材料和道路使用情况。
  1.道路设计
  道路结构的功能是把轮载分散到自然土壤层。如果车辆真的在自然土壤上行使,在多土的车道上剪力故障就会发生,将会形成车辙。土壤的剪力通常不足以支撑负载。除负载分散功能外,高速公路的面层或飞机场的道路结构必须是水平和安全的。
  根据分散面层负载方式的不同,道路可分为柔性和刚性。刚性道路的面层是用混凝土浇铸。混凝土面层像横梁,十分均匀地把轮载分布到混凝土面层下。柔性道路,包括沥青混凝土、稳定或嵌锁粒料或粒料,以圆锥形式分布荷载,随着深度增加单位压力减少。压力减少率随道路各层的性质而变化,且难以估计。
  2.标准道路结构
  图1:平坦地区标准结构
  图2:丘陵T地区标准结构――挖方截面
  图3:丘陵地区标准结构――填方截面
  基层和底基层通常是粒料或集料。底基层处于结构的低层,不需要与基层同样的高质量材料,因为荷载大量地减少。
  用抗疏力技术,你使用的是现场土壤。   道路的主要功能是减少面层交通工具所给的压强,使之低到路基可以承受,而不会因车辙、过多沉降和其他原因引起故障。压力减少的大小主要取决于道路结构厚度的功能。因此道路结构设计的主要变量是厚度。
  道路厚度设计的主要因数是:
  1.荷载的大小
  2.路基土壤的应力
  测量承受荷载、路基应力值以及必要的道路结构的办法是多种多样的,在道路设计中,很难说那种最好。这是个复杂的问题。轮载从轻型客车到复轮重型运输车辆,交通流量从年均数以千计到数百万计。道路设计在于延长寿命。修建低强度、需要经常维修道路与高投入修建不用维修的公路,哪一种更经济?在道路的修建中,土壤的变化成了人们考虑的难题,但道路结构不能因修建出问题不断地改变。
  如果用抗疏力技术,土壤的变化是很容易处理的。
  用抗疏力技术来完成设计:
  基层、底基层厚度可减少、现场土壤可使用,造价大大降低。
  磨损层厚度减少,可用沥青层或用沥青加约10-mm碎石封层,费用降低。
  这仅仅是个例子。实际的设计标准变化很大,主要依据当地实用的材料类型、设计部门现有的经验、维护当地道路的故障。
  抗疏力技术能处理几乎所有的土壤,希望的效果在开工前在实验室实验即可得到。
  3.排水
  道路的天敌是水。要根除水患,必须阻止土壤毛细吸水,克服可塑性、膨胀和收缩性,确保密实度和压力。
  根除道路水患,抗疏力技术是其天敌。
  在寒冷地区,道路结构另一个严重的问题是道路遭霜冻破坏。由霜冻引起的最常见的破坏是冻融翻浆。土壤的毛细吸水是霜冻破坏主要因素。
  抗疏力技术防霜冻的原理:
  引起霜冻的主要原因是土壤中的水,而土壤中的水又是因土壤的毛细吸水所致,所以,克服毛细吸水是防霜冻的关键。用抗疏力技术处理的土壤将毛细吸水和表面水的渗透降低到几乎为零,使霜冻不复存在。在阿尔卑斯山、美国中西部、加拿大进行了而二十年的霜冻试验,实践证明:易受霜冻的土壤用抗疏力技术处理后无一例再遭霜冻损坏。
  按建筑惯例,是在道路结构内部设置排水系统。但是,内部排水系统有很多弊病,如:造价高、施工复杂、排水层易阻塞、不能防霜冻等等。抗疏力技术恰恰相反:不要排水层。因为抗疏力技术处理的土壤不被水蚀,所以要尽可能夯实基层和底基层达到最大的密实度。
  与传统方法相比,抗疏力技术具有:利用现场土壤―减低造价、施工简单、无后患、防霜冻、保护剪应力等优点。
  四、结论
  应当知道理论和实现现场施工有很大距离。非常重要的是,传统设计方法的任何改动都必须有十分的把握。用抗疏力技术处理土壤时,仅仅是现场表层的廉价土壤被处理,一旦不适合,将成为失败道路建筑史上一个昂贵的数据。
  抗疏力技术研制长达50年,有20多年、几十个国家的成功经验。迄今,抗疏力技术从未失败,哪怕是使用不十分精确。
  抗疏力技术减少了磨损层的厚度,因为被处理的土壤形成了剪力支撑。在交通量的作用下,获得了超过设计的效果。在传统的建筑中,波特兰水泥用于稳定土壤,但效果不佳,其原因是土壤和水泥混合,水泥失去原有特性。水泥混凝土面层易出现错台和板底脱空等病害。用抗疏力技术处理的土壤层具有永久性。
  抗疏力技术另一特色是:不但能现场处理土壤,而且可在工厂处理。储存不受时间限止,且不会失效。使用时只需在夯实前达最佳湿含量。

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