道路复合稳定土应用技术标准 T/CECS G:D31-01-2017
中国工程建设标准化协会标准
道路复合稳定土应用技术标准
Technical Standards for Application of Road Compound Stabilized Soil
T/CECS G:D31-01-2017
主编单位:吉林省松原市交通运输局
吉林中路新材料有限责任公司
批准部门:中国工程建设标准化协会
实施日期:2018年01月01日
中国工程建设标准化协会公告
第305号
关于发布《道路复合稳定土应用技术标准》的公告
根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2015年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2015]044号)的要求,按照中国工程建设标准化协会标准管理办法的相关规定,由本协会公路分会组织编制的《道路复合稳定土应用技术标准》经审查通过,现批准发布,编号为T/CECS G:D31-01-2017,自2018年1月1日起施行。
二〇一七年十月十六日
前言
根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2015年第一批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》(建标协字[2015]044号)的要求,由吉林省松原市交通运输局、吉林中路新材料有限责任公司承担《道路复合稳定土应用技术标准》(以下简称“本标准”)的制定工作。
编写组在总结道路复合稳定土十余年来工程经验和相关科研成果的基础上,以完善和提升土质固化剂及其复合稳定土的筑路技术为核心,完成了本标准的编写工作。
本标准分为7章、2篇附录及2篇附件,主要内容包括总则、术语、原材料要求、结构设计、混合料组成设计、复合稳定土施工、施工质量检测与检查,附录A土质固化剂技术指标检验方法,附录B复合稳定土基层、底基层材料设计参数,附件1复合稳定土技术路用指标试验检测数据、附件2复合稳定土技术应用部分案例。
本标准基于通用的工程建设理论及原则编制,适用于本标准提出的应用条件。对于某些特定专项应用条件,使用本标准相关条文时,应对适用性及有效性进行验证。
本标准由中国工程建设标准化协会公路分会负责归口管理,由吉林省松原市交通运输局或吉林中路新材料有限责任公司负责具体技术内容的解释,在执行过程中如有意见或建议,请函告本标准日常管理组,中国工程建设标准化协会公路分会(地址:北京市海淀区西土城路8号;邮编:100088;电话:010-62079839;传真:010-62079983;电子邮箱:shc@rioh.cn),或李兴(地址:吉林省长春市高新区繁荣路5299号;邮编:130012;传真:0431-81036542;电子邮箱:Guhuaji_ZL@163.com),以便修订时研用。
主编单位:吉林省松原市交通运输局
吉林中路新材料有限责任公司
参编单位:中国路桥工程有限责任公司
吉林省公路管理局
吉林省交通规划设计院
吉林省交通科学研究所
吉林省高等级公路建设局
吉林省路桥设计股份有限公司
吉林省交通规划设计院公路工程试验检测站
吉林交通职业技术学院道桥工程学院
长安大学材料科学与工程学院
河北省交通规划设计院
陕西省交通规划设计研究院
新疆交通科学研究院
内蒙古交通设计院有限责任公司
上海汲璇材料科技有限责任公司
吉林省松原市公路工程试验检测中心
水利部松辽水利委员会规研中心
吉林省水利水电勘测设计研究院
主编:刘全忠 李兴
主要参编人员:成果 李剑峰 周健 于庆华 栾海 孙福申 胡雪峰 刘山 张炳涛 迟东彪 纪青山 王连威 陈华鑫 马磊 王联芳 陈长海 曲大波 张晓丽 邱阳华
主审:王旭东
参与审查人员:陈国靖 李春风 刘怡林 冷曦晨 王潮海 陈东丰 胡珊 周志刚 凌建明 程培峰 刘寒冰 张龙义
参加人员:辛强 闫秋波 李长江 王天华 曲忠义
1 总 则
1 总 则
1.0.1 为适应道路建设的需要,规范复合稳定土的应用技术,提高工程质量,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于各等级公路及城市、厂矿、港区、林区、水利等其他道路的新建、改扩建及养护工程的复合稳定土基层、底基层以及路基修筑。
条文说明
复合稳定土基层、底基层及路基具有足够的强度和稳定性,是一种能够承担相应交通荷载作用的道路结构层,所建成的道路在多年使用中,各项技术指标和路用性能显示良好,具有显著的经济效益和社会效益。
1.0.3 本标准规定了采用电离子溶液类土质固化剂时,水泥复合稳定土、石灰复合稳定土、水泥石灰复合稳定土以及粉煤灰复合稳定土的配合比设计、施工工艺和质量管理要求。
1.0.4 工程中应按本标准的设计要求选择技术经济合理的技术方案。
1.0.5 复合稳定土基层、底基层以及路基的设计与施工,应进行相关的试验和检测。
1.0.6 应用复合稳定土技术应符合资源节约和环境保护的相关规定。
1.0.7 应用复合稳定土技术除应符合本标准的规定外,尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。
条文说明
本标准在编写过程中主要参考了如下国家标准、行业标准和地方标准:《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20)、《公路沥青路面设计规范》(JTG D50)、《公路路基设计规范》(JTG D30)、《公路路基施工技术规范》(JTG F10)、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51)、《公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》(JTG F80/1)、《原油和液体石油产品密度实验室测定法(密度计法)》(GB/T 1884)、《有机化工产品试验方法 第1部分:液体有机化工产品水混溶性试验》(GB/T 6324.1)等。
2 术 语
2 术 语
2.0.1 电离子溶液类土质固化剂 ionized-solution-type soil stabilizer
由多种离子类表面活性剂和多种单分子水溶性无机材料组成,通过与土颗粒中的离子发生化学交联作用,利用强离子破坏土颗粒表面的双电结构并形成新的结构,以改善和提高土质技术性能的复合物溶液。
2.0.2 复合稳定土 compound stabilized soil
以含有一定细粒土成分的土为基本材料,用土质固化剂和石灰、水泥、粉煤灰等无机结合料按一定比例均匀掺配而形成的、能够满足路用技术指标要求的混合料。
2.0.3 石灰复合稳定土 lime stabilized soil
以石灰作为结合料的复合稳定土。
2.0.4 水泥复合稳定土 cement stabilized soil
以水泥作为结合料的复合稳定土。
2.0.5 水泥石灰复合稳定土 cement-lime stabilized soil
以水泥和石灰共同作为结合料的复合稳定土,或称综合复合稳定土。
2.0.6 粉煤灰复合稳定土 fly-ash stabilized soil
以粉煤灰作为结合料的复合稳定土。
2.0.7 固形物含量 solid content
土质固化剂液体中所含固形物的总量,包括液体中的可溶物经干燥后可以形成固体的所有化学物质和不可避免的杂质。
2.0.8 总酸度 total acidity
中和100g土质固化剂消耗氢氧化钠(NaOH)的质量。
2.0.9 总碱度 total alkalirity
中和100g土质固化剂消耗盐酸(HCl)的质量。
2.0.10 细粒土 fine-grained soil
颗粒最大粒径不大于4.75mm,公称最大粒径不大于2.36mm的土。
2.0.11 中粒土 medium-grained soil
颗粒最大粒径不大于26.5mm,公称最大粒径大于2.36mm且不大于19.0mm的土或集料。
2.0.12 粗粒土 coarse-grained soil
颗粒最大粒径不大于53.0mm,公称最大粒径大于19.0mm且不大于37.5mm的土或集料。
3 原材料要求
4 结构设计
5 混合料组成设计
6 复合稳定土施工
7 施工质量检测与检查
附录A 土质固化剂技术指标检验方法
附录A 土质固化剂技术指标检验方法
A.1 适用范围
本试验方法适用于电离子溶液类土质固化剂。
A.2 仪器与试剂
A.2.1 仪器
1 烘箱:0~300℃,1台。
2 分析天平:量程不小于50g,感量0.0001g,1台。
3 SX2-5-12型箱式电阻炉:1台。
4 烧杯:100mL,5个。
5 滴定管:碱性50mL,1支;酸性50mL,1支。
6 三角烧瓶:100mL,6个;250mL,6个。
7 容量瓶:1000mL,2个。
8 称量瓶:
50mm×30mm,1个。
9 移液管:25mL,1支。
A.2.2 试剂
1 基准试剂:无水碳酸钠(Na2CO3),1瓶。
2 分析纯:盐酸(HCl),1瓶。
3 分析纯:氢氧化钠(NaOH),1瓶。
4 酚酞指示剂(0.1%):1瓶。
5 蒸馏水。
6 甲基红-次甲基蓝混合液指示剂(0.2%):1瓶。
7 甲基橙指示剂(0.05%):1瓶。
A.3 标准溶液的配制和标定
A.3.1 盐酸(HCl)标准溶液的配制和标定
1 配制方法
盐酸(HCl)标准溶液0.2mol/L的配制:量取分析纯浓盐酸(HCl)18mL,注入1000mL水中,摇匀待标。
2 标定方法
在分析天平上,分别称取三份已在270~300℃灼烧至恒重的基准无水碳酸钠0.2~0.25g,称准至0.0001g;分别置于250mL的三角烧瓶中,加入已驱赶CO2的蒸馏水50mL,摇匀溶解;加2~3滴甲基橙指示液,用配制好的盐酸溶液滴定至溶液由黄色变为橙色,煮沸2min,冷却后继续滴定至溶液再呈橙色,同时做空白试验。计算盐酸(HCl)溶液的浓度,见式(A.3.1):
式中:m——Na2CO3的质量(g);
V——HCl溶液的用量(mL);
V0——空白试验HCL溶液的用量(mL);
M(1/2Na2CO3)——以(1/2Na2CO3)为基本单元的摩尔质量(52.99g/mol)。
A.3.2 氢氧化钠(NaOH)标准溶液的配制和标定
1 配制方法
称取10g分析纯NaOH,溶于100mL无二氧化碳的水中,摇匀,注入聚乙烯容器中,密闭放置至溶液清亮。用塑料管量取上层清液,用无二氧化碳的水稀释至1000mL,摇匀。
2 标定方法
用25mL移液管吸取上述配好的溶液,移至三角烧瓶中,用新鲜配制的已知浓度盐酸(HCl)标准溶液来滴定,用酚酞作指示剂滴定至溶液无色为终点,见式(A.3.2):
式中:CHCl——HCl溶液的浓度(mol/L);
VHCl——HCl溶液的用量(mL);
VNaOH——NaOH溶液的用量(mL)。
取三次试验结果的平均值为准。
A.4 固形物含量测定
A.4.1 准确称取3~6g(准确至0.0001g)土质固化剂,置于100mL已称重的烧杯中,连同烧杯放入已恒温至105℃的烘箱中,烘干至恒重后称重。计算固形物百分比量,见式(A.4.1):
式中:m0——烧杯质量;
m——烘前样重+烧杯质量;
m1——烘后样重+烧杯质量。
A.5 总碱度测定
A.5.1 准确称取碱性土质固化剂样品0.3~0.5g(准确至0.0001g),置于250mL三角烧瓶中,加蒸馏水约50mL,以甲基红-次甲基蓝混合指示剂,用0.2mol的标准盐酸(HCl)溶液滴定,滴定至溶液由绿色变成酒红色为终点,记下所消耗HCl的毫升数。计算样品的总碱度(样品的总碱度以消耗的HCl质量计):
式中:M——HCl标准溶液的摩尔浓度(mol/L);
V——消耗HCl标准溶液的毫升数(mL);
m——称取样品的质量(g)。
A.6 总酸度测定
A.6.1 准确称取酸性土质固化剂样品0.3~0.5g(准确至0.0001g),置于250mL三角烧瓶中,加蒸馏水约50mL,以酚酞为指示剂,用0.5mol的标准氢氧化钠(NaOH)溶液滴定,滴定至溶液由淡黄色变成红色为终点,记下所消耗NaOH的毫升数。计算样品的总酸度(样品的总酸度以消耗NaOH的质量计):
式中:M——NaOH标准溶液的摩尔浓度(mol/L);
V——消耗NaOH标准溶液的毫升数(mL);
m——称取样品的质量(g)。
A.7 pH值的测定
A.7.1 用pH广泛试纸测定。
A.8 溶解性的测定
A.8.1 按现行《液体有机化工产品水混溶性试验》(GB/T 6324.1)规定测定。
A.9 密度的测定
A.9.1 电离子溶液类土质固化剂密度的测定,按现行《原油和液体石油产品密度实验室测定法(密度计法)》(GB/T 1884)规定进行。
附录B 复合稳定土基层、底基层材料设计参数
附录B 复合稳定土基层、底基层材料设计参数
表B 复合稳定土基层、底基层材料设计参数
注:1.结合料用量高、材料性能好、级配好或压实度大时取高值,反之取低值。
2.抗压回弹模量和劈裂强度的养生龄期:水泥复合稳定土为90d,石灰复合稳定土为180d。
附件1 复合稳定土技术路用指标试验检测数据
附件1 复合稳定土技术路用指标试验检测数据
1 复合稳定土抗压强度
试验数据表明,复合稳定土各龄期的无侧限抗压强度均强于相同材料、相同配合比的常规混合料(即下列各表中固化剂剂量为0的材料)。
1)水泥复合稳定土无侧限抗压强度试验结果见表1。
表1 水泥复合稳定土无侧限抗压强度试验结果
2)石灰复合稳定土无侧限抗压强度试验结果见表2。
表2 石灰复合稳定土无侧限抗压强度试验结果
3)水泥石灰复合稳定土无侧限抗压强度试验结果见表3。
表3 水泥石灰复合稳定土无侧限抗压强度试验结果
2 复合稳定土路面基层钻件(芯样)的抗压强度和完整性复合稳定土路面基层现场钻取芯样在试验路上进行。试验路的基本情况如下:
1)天-身线试验段:乾安县农村公路天字井-身字井线(四级路)让字段(K0+800~K1+815.9)于2001年7月竣工。路面宽5m,路面基层结构为石灰类复合稳定土(粉质土和黏质土),基层(单层)180mm厚;沥青混凝土面层30mm厚;设计初期交通量为300辆/d,测定时交通量达到1000辆/d。
2)科-铁线试验段:省道一级路科尔沁右翼中旗-铁力线乾安过境段,路面宽24m,长1.2km。底基层和基层采用水泥类复合稳定土(粉质土),底基层150mm厚,基层250mm厚,沥青混凝土面层厚70mm,2004年10月竣工。设计初期交通量为3000辆/d,测定时交通量6000辆/d。
2008年4月对两条试验路钻取芯件,芯样显示完整;同时制成标准试件,经饱水后进行无侧限抗压强度试验,结果见表4。
表4 不同龄期复合稳定土路面基层试验路芯样无侧限抗压强度检测结果
无机结合料稳定材料的特点是强度和刚度随龄期增长。复合稳定土在土质固化剂的作用下,改善了土的压实性状,提高了土的强度。从检测结果看,石灰类复合稳定土经过7年的荷载作用和自然环境下冻融、水侵蚀,仍然保持较高的强度;水泥类复合稳定土经过4年荷载作用后,强度仍然很高。因此,复合稳定土材料具有较高的后期增长强度,并保持相对的稳定。
3 复合稳定土水稳定性
复合稳定土基层材料的水稳定性试验结果见表5。试验表明,稳定土掺加固化剂后水稳定性有所提高(表中固化剂剂量为0的为常规材料),同时,随着试件龄期的增长,水稳定性逐渐增强。另外,通过对室内试验的试件和试验路的芯样进行180d和1年的浸水观察,未发现散解现象,且强度损失较小。因此,复合稳定土具有较好的水稳定性。
表5 复合稳定土水稳定性试验结果
注:水稳定性系数为饱水抗压强度与干抗压强度之比。
4 复合稳定土冻稳定性试验
《公路沥青路面设计规范》(JTG D50)规定,复合稳定土作为“稳定类型”为“细粒土”的稳定类材料,根据所处公路的交通荷载等级及其基层层位,可不做抗冻性能检验。材料的冻稳定性是耐久性能的重要组成部分,而复合稳定土作为一种基本的、常用的基层材料,有必要研究它的冻稳定性。表6是不同配合比的复合稳定土试件冻融循环试验结果。
表7为常规材料二灰碎石、二灰土冻融循环试验情况,可作比较分析。
表6 复合稳定土冻融循环试验结果
注:耐冻指数为冻融后与冻融前抗压强度之比。
表7 二灰碎石、二灰土冻融循环试验结果
5 复合稳定土抗收缩试验
1)复合稳定土抗收缩试验包括干缩试验结果比较、温度收缩试验结果比较和路面基层裂缝调查结果的比较。
复合稳定土和水泥土材料的干缩试验,由于水分挥发和混合料内部的水化作用,混合料的水分不断减少,由此发生的诸如毛细作用、吸附作用、分子间力的作用等会引起无机结合料稳定材料体积收缩。干缩试验是对比复合稳定土和常规半刚性基层材料水泥土不同混合料在不同含水状态下的收缩情况。复合稳定土基层和水泥土基层干缩试验结果见表8。
表8 复合稳定土和水泥土干缩试验结果对比
2)复合稳定土材料的温度收缩试验
低温收缩试验是对比复合稳定土和常用半刚性基层材料不同混合料在各级负温度作用下的收缩状态,以评价复合稳定土基层材料的抗冻裂效果。复合稳定土混合料低温收缩试验结果见表9。几种常用的半刚性基层材料的低温收缩试验结果见表10。
表9 复合稳定土低温收缩试验结果
表10 几种常用的半刚性基层材料低温收缩试验结果
3)复合稳定土路面基层冻裂调查
天-身线复合稳定土路面基层冻裂情况调查结果见表11,复合稳定土与水泥稳定砂砾路面基层裂缝调查结果对比结果见表12。
表11 天-身线复合稳定土路面基层冻裂调查结果
表12 复合稳定土与水泥稳定砂砾路面基层裂缝调查结果对比
6 路面弯沉值检测
通过对天-身线和科-铁线路面弯沉值的检测可以看出,复合稳定土路面基层经过多年荷载作用和自然环境下的冻融和水侵蚀等,弯沉值变化较小,说明其整体强度随龄期的增长而提高,并且具有较好的耐久性能;另外,从科-铁线乾安过境段的弯沉检测结果总体上看,水泥稳定砂砾基层路段的弯沉值大于复合稳定土基层路段,说明复合稳定土基层的整体性强度高于水泥稳定砂砾基层。分别见表13(表中“2002年5月6日”栏和“2008年5月3日”栏,时间为“季节性冰冻地区的春融时节”,当属于“路况最不利季节”的值,在一年中弯沉值表现为最大)和表14。
表13 天-身线不同龄期回弹弯沉值
表14 科-铁线乾安过境段一级路不同时间弯沉检测值
7 路基粉煤灰复合稳定土强度试验结果,如表15。
表15 路基粉煤灰复合稳定土强度试验结果
注:以上试验检测数据是基于ZL系列土质固化剂,不同固化剂结果可能会有差异。
附件2 复合稳定土技术应用案例
附件2 复合稳定土技术应用案例
表1 复合稳定土技术应用案例
注:本表为复合稳定土结构层的配合比组成,可供混合料配制时参考。
本标准用词用语说明
本标准用词用语说明
1 本标准执行严格程度的用词采用下列写法:
1)表示很严格,非这样做不可的用词,正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词,正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词,正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用“可”。
2 引用标准的用语采用下列写法:
1)在标准总则中表述与相关标准的关系时,采用“除应符合本标准的规定外,尚应符合国家和行业现行有关标准的规定”。
2)在标准条文及其他规定中,当引用的标准为国家标准或行业标准时,应表述为“应符合《××××××》(×××)的有关规定”。
3)当引用本标准中的其他规定时,应表述为“应符合本标准第×章的有关规定”“应符合本标准第×.×节的有关规定”“应符合本标准第×.×.×条的有关规定”或“应符合按本标准第×.×.×条的有关规定执行”。