摘要：路基施工質量以壓實度為主要控制指標，通過對紅砂巖擊實試驗的研究分析，對紅砂巖的擊實曲線進行擬合，得出壓實度與干密度之間的重要關系，為進一步研究及為工程設計或現場施工時配置含水率提供可供參考的數據。
　　關鍵詞：紅砂巖；最大干密度；最佳含水量；擊實試驗
　　
　　0引言
　　長沙市廣泛分布著泥質紅砂巖土質，此種巖土為不良的路基材料。而由于其分布的廣泛性，在城市道路建設中用其修筑路基和邊坡的情況不可避免，而單純采用換填地基土等措施進行處理，不僅造成造價增加，而且對開挖運出的泥質紅砂巖需要專門場地進行堆棄和處理，容易造成對環境的影響。如若能把此類巖土進行相關的技術處理，使其變廢為寶，作為道路建設中的路基填料，既能解決城市中借土困難的現狀，節省工程費用，也在一定程度減少了對環境的影響。
　　目前，在國內關于建筑廢渣和泥質紅砂巖在路基工程中的應用技術的研究較少，特別是泥質紅砂巖路基和邊坡，目前沒有較為成熟和有效的應用和處理技術，公路工程技術標準中也沒有做出過以此種材料填筑路基的詳細規定。
　　本文依托“長沙市泥質紅砂巖路基工程應用技術研究”課題，采用分組重型擊實實驗的方法，對紅砂巖的擊實曲線進行擬合，得到填料含水率與干密度之間的關系曲線，從而得到最優含水率及相應的最大干密度，為工程設計或現場施工時配置含水率提供可供參考的數據。本課題的研究及應用將使長沙的城市道路建設達到因地制宜、就地取材、節約資源、保護環境的目的。并對深入貫徹市政府提出的在市政工程中杜絕“開山、填湖”的精神，對促進長沙市資源節約型、環境友好型的兩型社會的建設具有重要的作用。
　　1紅砂巖的礦物特性、化學成分及礦物分析
　　泥質紅砂巖是一種在長沙地區分布非常廣泛的土質，大氣環境或干濕循環作用下，巖塊表面出現裂紋，逐漸形成碎塊，顆粒軟化、強度降低，是一種不良的路基材料，很難滿足雨量充沛的南方地區道路建設的需要。對于在泥質紅砂巖為主的土質地段修筑的路塹邊坡，同樣具有強度低、塑性變形大，易受降雨、氣溫等外界風化因素的影響等特點。
　　紅砂巖的試驗樣品取自“長沙環保工業園施工工地”，根據工程地質,試驗樣品特征為：棕紅色；碎顆粒小于0.5mm，屬細砂狀結構；厚層狀（采取巖樣的這一層厚約4m），層理極發育；碎屑中石英居多，長石次之，層面上常見少量白云母，其它則為深褐色巖屑；基底式膠結，膠結物遇鹽酸劇烈起泡，遇水變軟松散。其成分見表1。
　　表1紅砂巖的主要化學成分及其含量

　　2試驗設計及步驟
　　室內土工擊實試驗分為輕型和重型兩大類，土的最大粒徑要求、分層與擊數、儀器設備的規格與尺寸隨著試驗方法與標準的不同而不同，并較大地影響著試驗的結果。
　　根據試驗條件，將混合料按照粒徑不同分為三個等級，各等級最大粒徑分別為dmax=20、10、5mm，同時為保證室內試驗與施工現場環境相同，根據各等級顆粒所占百分含量，每組試驗采用類似級配法進行配料，并采用重型擊實。
　　2.1儀器設備
　　標準擊實儀（見表1），天平（感量0.01g），臺秤（感量5g），標準篩（孔徑20mm，10mm，5mm），試樣推出器,噴霧器,盛土容器,修土刀及碎石設備。
　　表1重型擊實儀標準表

　　
　　2.2試樣制備
　　目前，擊實試驗制樣的方法有烘干法、風干法、濕法3種，常采用的3種土工試驗標準GB/T50123—1999《土工試驗方法標準》、JTGE40—2007《公路土工試驗規程》及DL/T5355—2006《水電水利工程土工試驗規程》中均沒有對制樣方法進行明確限定。
　　本試驗進行5組，采用干土法制備試樣,用四分法取代表性土樣風干碾碎，根據顆粒的百分含量和相對應含水量，分別加入不同水分（按2％～3％含水率遞增），充分拌勻后裝入盛水器內蓋緊，悶料一夜備用。
　　2.3試驗步驟
　　（1）將擊實筒放在堅硬的地面上，在筒壁上均勻涂一薄層凡士林，并在筒底放置濾紙，與底座聯結好,安裝好護筒，將拌和均勻的試樣分5層裝入擊實儀中擊實，每層擊實27次。擊實完成后超出筒頂高度不小于1cm。
　　（2）卸下擊實筒，稱量筒和試件的質量，并計算試樣的密度。
　　（3）用脫模器取出試樣，并測定含水率。
　　（4）其他4組按（1）～（3）步驟進行。
　　3擊實試驗結果與分析
　　3.1擊實試驗結果
　　表3擊實試驗結果數據

　　根據試驗結果數據，以干密度為縱坐標，含水率為橫坐標，繪制出含水率與干密度的關系曲線圖（如圖3），該關系曲線呈拋物線型，稱為擊實試驗曲線。曲線峰值即是土的干密度最大點，該點的干密度就是最大干密度，相應含水量為最佳含水量。（如圖2，圖3）
　　圖1標準擊實試驗曲線圖
　　
　　
　　從擊實曲線圖中可以得知，隨著含水量的不斷增加，紅砂巖干密度經歷了逐漸上升和逐漸減小的兩個階段。所用試樣經室內擊實以后，通過對數據進行三角函數擬合，該填料的最佳含水量為9.5%，其所對應的最大干密度為2.02g/cm3。
　　圖2擊實前后通過率百分比曲線
　　
　　3.2顆粒分析與研究
　　根據擊實前的顆粒分析，試料中含有大量的大于2mm的大顆粒，尤其是含有礫石、石英等強度較高、親水性較差的顆粒，它們在擊實過程中起到骨架支撐的作用，并與細顆粒間形成較大空隙，擊實后，顆粒通過率百分比有上抬趨勢，表明粗顆粒被擊碎，各含水量試件小于5mm的顆粒占整個擊實試樣的50％以上。.
　　通過圖3可以看出：
　　（1）當含水量為6.8%，含水量較少時，由于土粒間的引力，使土保持疏松狀態，土中孔隙大都相互連通，水少而氣多，在一定的壓實功能作用下，雖然土孔隙中氣體易被排出，密度可以增大，但是由于水膜潤滑作用不明顯，以及外部功能也不足以克服粒間引力，土粒相對移動便不明顯，因此壓實效果比較差；
　　（2）當含水量為8.6%，含水量逐漸加大時，水膜變厚，土塊變軟，引力也減弱，施以外部壓實功能則土粒移動而擠密，壓實效果漸佳；
　　（3）當含水量為9.2%，在最佳含水量附近時，雖然土中孔隙更少連通，或不連通，孔隙中的水和氣處于封閉狀態而不能排出，以及擊實時土內產生的孔隙水壓力和孔隙氣壓力雖也降低了擊實功的作用，但試驗結果證明這時土中的含水量最有利于土粒受擊實時發生相對移動，使土變密，能被擊實至最大干容重；
　　（4）當含水量再增加到偏濕狀態時，孔隙中出現了自由水，擊實時不可能使土中氣體排出，而孔隙壓力卻更為明顯，抵消了部分擊實功，所以擊實功效反而下降。
　　圖3各含水量擊實后試件
　　
　　4結論
　　（1）試驗研究和分析得出實驗取用的“長沙環保工業園施工工地”的紅砂巖的試驗樣品壓實效果最佳時對應的最佳含水量為9.5%，其所對應的最大干密度為2.02bg/cm3,這對進一步進行該地區紅砂巖的工程性能以及路用可行性研究提供依據。
　　（2）此實驗取用的紅砂巖樣品可作為長沙市南部區域紅砂巖的代表，但對于其他實際工程，需另行進行工程土壤取樣及壓實實驗，有針對性的指導工程實際。該文所采用的實驗手段和研究分析方法，對其他地區的紅砂巖工程性質的確定具有重要的參考作用。
　　
　　參考文獻： 
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