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废瓷砖用于道路路面路基的分析研究(2)

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图3 最大干重随废瓷砖颗粒含量的变化

图4 最佳含水量随废瓷砖颗粒含量的变化

图5显示了测试样品CBR值随含水量变化，废瓷砖的添加增加了废CL混合物的CBR值。最大干燥单位重量的增加使最大CBR值增大，从而导致用作路基材料的混合物的机械强度增加。这种压实混合物提供强度的原因还包括：废瓷砖与土壤之间的摩擦力、废瓷砖与土壤之间的互锁、废瓷砖具有较高的刚度、降低黏土的可塑性以及废瓷砖的级配。在含水量变化很小的情况下，废瓷砖含量较高的样品达到了最大CBR值。但是，废瓷砖含量少而含水量多的样品也达到了最大CBR值（图6）。主要是由于混合物中可用的CL颗粒具有出色的吸水能力。

图5 CBR值随含水量的变化

如果路基的CBR值小于2%，则通过将CBR值设为2%来进行人行道的设计，并在其中提供150 mm厚的覆盖层，除基地外使用最小CBR值为10%的材料。CL路基的CBR已被设计为8%。对于CBR值高于15%的路基，路基的厚度为150 mm。CL-废瓷砖颗粒混合物的复合基质也具有膨胀潜力。膨胀势用膨胀率表示，膨胀率定义为高度变化与样品原始高度的比率。在混合物中添加废瓷砖颗粒可有效控制溶胀潜力。各方向上产生的膨胀压力将调动CL和废瓷砖颗粒之间的界面力，进而抵消膨胀压力，从而降低了升沉。溶胀率从CL为2.69%降低到含有30%废瓷砖颗粒的土壤的1.48%。这是因为在更换非膨胀性的废瓷砖颗粒减少了膨胀性土壤中黏土的含量。

图6 废瓷砖含量对最大CBR值的影响

样品的初始刚度和峰值抗压强度值均随废瓷砖颗粒数量的增加而降低。黏土-废瓷砖颗粒混合物中相对较高的异质性导致强度降低，破坏面必须穿过试样中最薄弱的区域。此外，在混合物测试中，剪切过程中废瓷砖颗粒从侧面掉落。这种现象减少了可承受施加载荷的试样的横截面积，从而降低了强度。

土壤与水和废瓷砖之间的空隙率（e）的计示压力变化如图7所示。可以看出，由于样品的初始条件，其初始孔隙率值分散在相对较宽的谱带中。考虑到在里程表测试和文献研究中获得的测试结果，以这种方式制备的样品形成过程中，废瓷砖的物理特性可能导致较低的可压缩性。混合物中的CL颗粒和废瓷砖颗粒可以根据初始条件和外部施加的应力将它们重新排列为各种模式。混合物空隙的体积是由废瓷砖颗粒引起的空隙以及由于CL颗粒而引起的空隙。因此，晶间空隙率（es）可以表示晶间空隙的体积与废瓷砖颗粒的体积之比。当混合物的晶间空隙率等于废瓷砖颗粒的最大空隙率（即es=emax）时，可认为废瓷砖颗粒基体的直接颗粒-颗粒接触的建立。

图7 空隙率（e）随废瓷砖CL压力计的影响变化

3 结论

本文进行CBR、UCS、压实和固结测试等一系列深入的试验，探究了CL型土壤和废瓷砖混合物的性能变化。研究了掺有废瓷砖颗粒比例为0%、5%、10%、15%、20%的土壤性能。结果表明：样品最大干重随废瓷砖颗粒的增加而增加（从约17.3 kN/m3增至18.4 kN/m3），而最佳含水量则从约17%降至13%；废瓷砖的添加提高了混合物的CBR性能（从大约8%到14%），从而可使公路路面的设计厚度大幅度降低；样品的UCS峰值随废瓷砖颗粒含量的增加而降低（从540 kPa降至260 kPa）；溶胀率从CL为2.69%降低到含有30%废瓷砖颗粒的土壤的1.48%。这表明废瓷砖可用于路面路基层中。

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文章来源：《土壤》网址: http://www.trqks.cn/qikandaodu/2021/0717/1420.html