[發明專利]一種使用紅砂巖的路基填料及其制作方法

在審

• 申請號: 201711130463.X
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107857517A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 朱彥鵬;王海明;楊校輝;郭楠;楊奎斌;馬滔;栗慧珺;李庚;張翼;嚴紫豪;劉潤洲
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 曹向東

技術領域

本發明涉及回填土改良技術領域，尤其涉及一種使用紅砂巖的路基填料及其制作方法。

背景技術

紅砂巖在我國分布比較廣泛，隨著我國基礎建設的不斷發展，不可避免地要在在紅砂巖地區修筑公路、地下軌道交通等工程。此前，國內外學者對紅砂巖工程地質特性方面做過一定探索，在揭示各類紅砂巖的巖性特征的同時，對紅砂巖破壞機理的也進行了分析，但這些研究缺乏對紅砂巖全面、系統的認識和深入研究。

目前，蘭州地區地鐵建設剛剛拉開帷幕，而隨著蘭州地鐵深基坑的開挖，所遇到的大量紅砂巖如何處理成為了如今地鐵修建的難題。因為大量土方的紅砂巖被挖出如果處理不好會造成環境污染和生態破壞以及會提高工程造價，造成不必要的資源浪費。考慮到建設投資和環境保護等因素，若挖出的大量紅砂巖可用作路基回填則具有巨大的經濟效益和保護生態環境的意義。但蘭州地區所遇到的紅砂巖成巖作用差，遇水或擾動極易軟化且呈現散沙狀，暴露地表非常易風化和崩解，這些特性使紅砂巖成為了不良路基填料，不良路基填料對于城市交通軌道的影響是巨大的，而且路基的挖方量很大，為了保護生態環境與減少工程消耗常常對天然土體進行改良，使其達到路基填筑標準的優質填料。發明人考慮到黃土是蘭州地區隨處可見的一種土體，所以使用黃土對紅砂巖進行改良的技術難題亟待深入研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種使用紅砂巖的路基填料及其制作方法，使得紅砂巖經過改良可以達到路基填筑標準的優質填料。

為解決上述問題，本發明提供了一種使用紅砂巖的路基填料，它是由黃土和紅砂巖制成，其中，所述黃土的質量百分比為25％～35％，其余為所述紅砂巖；所述路基填料的含水率為6％～10％。

相應的，本發明還提供了上述使用紅砂巖的路基填料的制作方法，該方法包括：

按配比稱重黃土和紅砂巖；

將所述紅砂巖充分碾壓破碎后與所述黃土混合均勻，并測量混合料的含水率；

參考所述含水率與預設目標含水率的大小關系，采取晾曬風干或者灑水處理措施使得所述混合料的含水率等于所述預設目標含水率，即得到路基填料；

其中，所述預設目標含水率的取值范圍為6％～10％。

優選地，通過以下步驟實現所述測量混合料的含水率：

從所述混合料中取不少于三個試樣的土樣分別測其含水率并取它們的平均值作為該混合料的含水率。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、最大干密度大，壓實效果好：為了測得不同含水率、不同配比改良劑情況下紅砂巖混合料的最大干密度和最優含水率的變化規律，分別取水泥、石灰和黃土(其中，水泥和石灰為對照組)在不同含水率情況下根據《鐵路工程土工試驗規程》進行重型擊實試驗，具體試驗方案見表1所示：

表1重型擊實試驗計劃表

通過試驗得知，這三種改良劑所對應混合料的最大干密度均隨含水率先增大后減小，同時隨摻量的增加其最大干密度先增大后減小。不過，黃土改良劑混合料(即本發明優選的使用紅砂巖的路基填料)對應的最大干密度最大，水泥次之，石灰最小。且黃土摻拌量為25％～35％、含水率為6％～10％對應的最大干密度為1.95-2.11，遠遠滿足其用作回填料的要求(按照壓實系數0.93，倒推出來當采用紅砂巖做回填料時，最大干密度應大于或等于1.8)。

2、工程造價低

(1)直剪試驗：根據各改良試樣的最大干密度試樣進行直剪試驗。采用重型擊實儀按照標準重型擊實試驗擊實。脫模制樣，取4個土樣用于直剪試驗，將試樣依次裝入剪切盒，采用四聯應變控制式直剪儀進行，按規程分別施加100、200、300、400kPa的法向力進行快速剪切試驗。剪切速率為0.8mm/min，試樣在3-5分鐘內被剪切破壞，試驗結果見下表所示。

表2直剪試驗成果表