固化劑改良土在堤防道路施工中的應(yīng)用

崔 春 陳德前

（黑龍江省水利第一工程處，黑龍江 齊齊哈爾 161200）

1 前言

通過固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、水穩(wěn)性、干濕循環(huán)和抗凍性等試驗(yàn)，對(duì)HAS土壤固化劑和奧特賽特土壤固化劑進(jìn)行較詳細(xì)的試驗(yàn)研究，研究固化土性能與土壤固化劑摻量、齡期、密實(shí)度、養(yǎng)護(hù)方式之間的變化規(guī)律，并將素土和水泥固化土進(jìn)行比較，以對(duì)其強(qiáng)度和耐久性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便得到較為適宜的優(yōu)化配比。

2 改良前提

為了便于土壤固化劑在水利工程中的推廣應(yīng)用，試驗(yàn)中選取了堤防工程中常見的粘性土。土壤固化劑采用HAS土壤固化劑和奧特賽特土壤固化劑。水泥采用水利工程中常用普通硅酸鹽水泥。試樣的制備方法對(duì)于素土和固化土基本相似，具體步驟如下：將具有代表性的風(fēng)干土料用木錘和木碾搗碎，但應(yīng)避免破碎粒料的原粒徑；試驗(yàn)前取具有代表性的風(fēng)干土料，測定其風(fēng)干土含水率；試驗(yàn)前，在浸潤過的土料中加入預(yù)定數(shù)量的水泥或其它固化劑并拌和均勻，在拌和過程中將設(shè)計(jì)的水加入混合料中，使其達(dá)到制件含水率；拌和均勻的加有水泥或固化劑的混合料應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)制成試件，否則所做試驗(yàn)試塊含水率將不一致。

3 不同初始條件下固化土的強(qiáng)度特性

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是判定土壤固化劑性能優(yōu)劣最重要的指標(biāo)之一，能較準(zhǔn)確地反映試樣的強(qiáng)度特性，應(yīng)用也最為廣泛。本章也將無側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)固化土性能的關(guān)鍵性指標(biāo)，對(duì)各種土壤固化劑進(jìn)行較為詳細(xì)的試驗(yàn)，并與素土和水泥固化土進(jìn)行比較，同時(shí)針對(duì)不同的養(yǎng)護(hù)條件、齡期、壓實(shí)度、固化劑摻量和試件尺寸等影響因素進(jìn)行了一系列的對(duì)比試驗(yàn)。

3.1 固化劑摻量對(duì)固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

為了了解土壤固化劑無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨齡期變化的發(fā)展關(guān)系和不同摻量對(duì)強(qiáng)度的影響關(guān)系，對(duì)水泥固化土、HAS固化土和奧特賽特固化土分別進(jìn)行了齡期3天、7天、14天和28天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行了摻量為6%、12%、16%、25%的對(duì)比試驗(yàn)，從水泥、HAS和奧特賽特土壤固化劑摻入量對(duì)固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，我們可以得出以下結(jié)論：

水泥、HAS和奧特賽特固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均隨著固化劑的摻量增加而增大。固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在摻量6%到12%時(shí)強(qiáng)度迅速增長，摻量12%到25%強(qiáng)度增長比較平緩。

從中我們可以直觀的看出HAS土壤固化劑性能優(yōu)于奧特賽特土壤固化劑，對(duì)土的穩(wěn)定固化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于水泥，奧特賽特土壤固化劑性能與HAS土壤固化劑接近。

3.2 養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

從水泥、HAS和奧特賽特固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系對(duì)比，我們可以得出以下結(jié)論：

水泥、HAS和奧特賽特固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長而增大，同時(shí)隨著土壤固化劑的摻量增加而增大。

養(yǎng)護(hù)齡期從3天延長到7天，固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增幅較大，固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度受養(yǎng)護(hù)齡期影響較大。

在摻量12%固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系對(duì)比中，HAS固化土在齡期3天、7天、14天、28天的抗壓強(qiáng)度都是最高的。

3.3 石子摻合料與固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系

在土中摻入石子等粗骨料可以有效增加其承載力，為研究石子摻量對(duì)固化土強(qiáng)度的影響規(guī)律，以HAS土壤固化劑為例，摻入不同比例的石子，混合料配比及試驗(yàn)結(jié)果如下：在固化土中摻入石子，就形成了與混凝土中加入石子所形成骨架相似的受力模式，在最初石子摻量較少時(shí)，石子之間的骨架支撐作用較差；在石子達(dá)到一定比例時(shí)，石子之間形成了相互支撐相互咬合骨架體，這時(shí)固化土的粘接、圍護(hù)作用就對(duì)試塊的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度起著主要作用。

3.4 養(yǎng)護(hù)條件對(duì)固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

道路施工后要進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)，這是保證路面正常運(yùn)行的必要步驟，在此研究不同養(yǎng)護(hù)條件對(duì)固化土強(qiáng)度的影響從試驗(yàn)結(jié)果我們可以看出固化土28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度第一種養(yǎng)護(hù)條件強(qiáng)度最低，這主要是由于固化土沒有進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，造成固化土內(nèi)部水化不完全，因此不進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)的固化土抗壓強(qiáng)度最低；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)天數(shù)從0天到14天時(shí)間內(nèi)，固化土28天抗壓強(qiáng)度隨著標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長而增大。

4 不同初始條件下固化土的水穩(wěn)性

堤頂?shù)缆?、鄉(xiāng)村公路和公路基層常年暴露于自然環(huán)境中，受氣候影響很大。因此實(shí)際工程在選用固化材料時(shí)，除了力學(xué)性能指標(biāo)外，一般還根據(jù)所處地理位置和自然環(huán)境的不同，對(duì)其水穩(wěn)性、耐干濕循環(huán)能力、抗凍性、抗?jié)B性等耐久性指標(biāo)提出要求，以保證工程在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)安全使用。特別是對(duì)于堤頂?shù)姆姥吹缆穪碚f，只有汛期到的時(shí)候仍能夠保證汽車正常行走，才能確保防汛指揮的順利進(jìn)行，所以說路面材料的水穩(wěn)性尤為重要，固化土在自然環(huán)境中，受地表水和地下水的影響，混合料中親水性較強(qiáng)的土粒與水相互作用，吸水后體積膨脹，強(qiáng)度降低，發(fā)生浸水軟化現(xiàn)象，影響工程安全和正常使用。因此，水穩(wěn)性是固化土最重要的耐久性指標(biāo)之一。

5 不同初始條件下固化土的耐干濕循環(huán)能力

固化土受氣候影響，經(jīng)常處于干濕交替變化狀態(tài)，其中的水分不斷變化，引起混合料中親水性強(qiáng)的土粒膨脹或收縮，產(chǎn)生了干濕應(yīng)力，破壞了固化土的結(jié)構(gòu)，致使其強(qiáng)度和重量降低，影響了工程的正常使用壽命。所以，耐干濕循環(huán)能力是固化土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)，它主要受到混合料的性質(zhì)、壓實(shí)度和固化劑摻量等因素的影響。干濕循環(huán)試驗(yàn)是在水穩(wěn)性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過水穩(wěn)性試驗(yàn)我們就可以基本判斷出各種固化土的耐干濕循環(huán)能力。

6 不同初始條件下固化土的抗凍性

固化土的抗凍性就是固化土耐凍融循環(huán)能力，是指其在自然環(huán)境中抵抗凍融循環(huán)破壞的能力。固化土這種由松散的土顆粒與土壤固化劑構(gòu)成的微孔網(wǎng)狀組織材料，受自然條件下凍融交變應(yīng)力的作用而發(fā)生破壞是一種常見的現(xiàn)象。因此，抗凍性也是評(píng)價(jià)固化土耐久性的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它對(duì)于我國北方的堤頂公路、鄉(xiāng)村公路和公路基層的設(shè)計(jì)施工尤為重要。固化土的抗凍性與耐干濕循環(huán)能力一樣，主要受到混合料的性質(zhì)、壓實(shí)度及固化劑摻量等因素的影響。

[1]樊恒輝，高建恩，吳普特.土壤固化劑研究現(xiàn)狀與展望，西北農(nóng)林科技大學(xué)報(bào)，2006

[2]王忠軍，艾賀申，李國勝.高速公路長壽命路面理論與實(shí)踐，河南科技，2006