上海某吹填場地砂土固化試驗分析

許冰沁 史旦達 劉文白

摘要：固化方法是目前把轉(zhuǎn)化為可用土資源常用的方法土壤固化劑是一種顯著的改變土壤物理力學性能，使之成為相對強度高、收縮量小、壓實度高、不會出現(xiàn)“再次泥化現(xiàn)象”的新型工程材料。本文對上海某吹填場地砂土中添加固化劑后形成的固化土在室內(nèi)開展了一系列工程特性試驗研究，并得到了固化土的壓縮模量、抗剪強度與摻量、養(yǎng)護齡期之間的關(guān)系。根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，就不同固化劑、摻量和養(yǎng)護齡期對加固土壓縮模量和抗剪強度的影響進行分析。

關(guān)鍵詞：固化劑摻量齡期壓縮模量抗剪強度

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

Abstract：Pavement cement as component materials of concrete pavement，its property relates to service life and service level of cement concrete pavement.Through a series of the indoor experiments，the basic mechanical behavior of the solidified sandy soil was studied.The test results show that the modulus of compressionincreases logarithmically withmixing ratio andandshear strengthlinearlyincreases withcuring age.The variation of modulus of compression and shear strength of Hengshasandy soilstabilized by solidified agent WG-K1 and self-definedwith different mixing ratio and curing age are studied through the laboratory experiment in this paper .

Key words：solidified agent；mixing ratio； curing age；modulus of compression；shear strength

1 前言

軟土加固的目的是改善土的變形和強度。正在研究與工程上實際使用的加固方法一般可歸納為物理方法， 化學方法、物理—化學方法[1]。就發(fā)展趨勢來說，物理-化學方法最有前途，可從本質(zhì)上改變土的工程性質(zhì)。而固化劑作為一種新型材料，在國內(nèi)也逐漸被廣大工程人員接受和認可。固化技術(shù)已在國外開展了一些研究和使用[2，3]，目前在國內(nèi)的研究正處于起步階段。因國內(nèi)許多建設(shè)項目分布在軟土和不良地區(qū)， 對于固化劑加固軟土的工程性能的分析則有著非?，F(xiàn)實的意義[4]。

本文取用上海某吹填場地砂土， 采用固化劑WG-K1 和自配固化劑， 對其加固土的壓縮模量和抗剪強度的變化規(guī)律及不同摻量比和齡期時的關(guān)系的變化進行了分析。

2 試驗條件

2.1 試驗用料

試驗用料包括固化劑WG-K1、自配固化劑、普通硅酸鹽水泥、自來水和土樣。

2.2 試樣制作及養(yǎng)護

試驗土含水率取40%，固化劑WG-K1摻量為0.8%，1.2%，1.5%，自配固化劑摻量為8%，10 %， 12 %，齡期分別為7， 15， 30d。試驗中，土和固化劑需在土工攪拌機中攪拌2-3分鐘直至拌合均勻。攪拌后的拌合土需填入環(huán)刀內(nèi)塑形，環(huán)刀內(nèi)壁上預先涂上一層凡士林以便于脫模。試驗采用養(yǎng)護箱養(yǎng)護，置入20 ℃、濕度96%的養(yǎng)護箱內(nèi)進行養(yǎng)護直到達到養(yǎng)護齡期。

2.3主要儀器設(shè)備

直剪儀， 拉桿式固結(jié)儀。

因固結(jié)試驗快速法可得到與常規(guī)試驗近似的結(jié)果[5] 。所以試驗中采用快速法。直剪試驗按土工試驗方法標準[6]進行。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1固結(jié)試驗

WG-K1固化土和自配固化土不同摻量的壓縮模量見圖1和圖3。兩種固化劑的壓縮模量Es與固化劑摻量的關(guān)系以對數(shù)曲線進行擬合的效果最好，三種齡期下趨勢線的R平方值均超過0.99。這表明壓縮模量與固化劑摻量的關(guān)系可視為對數(shù)型增加，對數(shù)擬合符合Es后期增速變緩的趨勢。

圖1WG-K1壓縮模量與固化劑摻量關(guān)系

圖2 WG-K1壓縮模量與養(yǎng)護齡期關(guān)系

圖3自配壓縮模量與固化劑摻量關(guān)系

圖4自配壓縮模量與養(yǎng)護齡期關(guān)系

WG-K1固化土和自配固化土不同齡期的壓縮模量見圖2和圖4。自配固化劑的三個固化劑摻量下的壓縮模量均隨著養(yǎng)護齡期的增加而變大，只是增加率有所不同，且研究圖容易發(fā)現(xiàn)壓縮模量增加率存在隨著固化劑摻量上升而逐漸減小的規(guī)律。這表明養(yǎng)護齡期的增長減小了壓縮曲線的斜率，但是隨著固化劑摻量的增加，壓縮曲線斜率減小的程度有所減弱，說明固化劑摻量越高，三種養(yǎng)護齡期養(yǎng)護的固化疏浚泥的抗壓縮變形能力將會越為接近。

WG-K1固化劑的三個固化劑摻量下的壓縮模量均隨著養(yǎng)護齡期的增加而變大，壓縮模量增加率存在隨著固化劑摻量上升和養(yǎng)護齡期增加而逐漸減小的規(guī)律。這表明養(yǎng)護齡期的增長減小了壓縮曲線的斜率而且養(yǎng)護齡期越長斜率越小，隨著固化劑摻量的增加，壓縮曲線斜率減小的程度有所減弱，固化劑摻量越高，三種養(yǎng)護齡期養(yǎng)護的固化疏浚泥的抗壓縮變形能力可能會接近。

3.2直剪試驗

WG-K1固化土和自配固化土不同摻量的黏聚力見圖5和圖7。同一齡期情況下，隨著兩種固化劑含量上升，15天及30天齡期固化疏浚泥的黏聚力c增加都較明顯，7天齡期固化疏浚泥的黏聚力c增加較不明顯。相對來說，WG-K1固化劑的增速更快。不同齡期的黏聚力c并不隨固化劑含量的增加而均勻變化。自配固化劑含量為10%時，效果較好；WG-K1固化劑含量為1.2%時，效果較好。WK-G1固化劑能力比自配固化劑高。

圖5WG-K1黏聚力與固化劑摻量關(guān)系

圖6 WG-K1內(nèi)摩擦角與固化劑摻量關(guān)系

圖7自配黏聚力與固化劑摻量關(guān)系

圖8 自配內(nèi)摩擦角與固化劑摻量關(guān)系

WG-K1固化土和自配固化土不同摻量的黏聚力見圖6和圖8。同一齡期情況下，內(nèi)摩擦角隨兩種固化劑含量的增加都未有明顯上升趨勢，且上揚幅度較小。固化劑含量的增加雖都未能顯著增加內(nèi)摩擦角，但三種齡期條件下的上升幅度不同，在7天至15天時增速較快。因此，兩種固化劑對于固化疏浚泥內(nèi)摩擦角的影響都不顯著，且自配固化劑的內(nèi)摩擦角相對較大。

4 結(jié)論

（1） 兩種固化劑的壓縮模量與固化劑摻量的關(guān)系以對數(shù)曲線進行擬合的效果最好。

（2） 固化劑摻量越高，固化疏浚泥的抗壓縮變形能力將會越為接近。

（3）自配固化劑比WG-K1固化劑壓縮性低。

（4） 綜合c與兩者的比較，WG-K1固化劑的抗剪性能更好。

（5） 自配固化劑含量為10%時，WG-K1固化劑含量為1.2%時，抗剪效果較好。

參考文獻：

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[6]GB/T50123-1999，土工試驗方法標準[S].