固化方法處理西部地區(qū)氯鹽漬土路基的強(qiáng)度試驗(yàn)研究

王運(yùn)周程 寅周 成楊建國

（1甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 7300701；2交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029；3新疆瀟湘建設(shè)工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

固化方法處理西部地區(qū)氯鹽漬土路基的強(qiáng)度試驗(yàn)研究

王運(yùn)周1程 寅2周 成3楊建國2

（1甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 7300701；2交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029；3新疆瀟湘建設(shè)工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

西部地區(qū)氯鹽漬土路基處理是工程建設(shè)中急需解決的問題，固化技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)高效的處理方式具有適用性。研究以不同氯鹽漬土作為固化土樣，采用礦渣（GGBS）作為固化劑對(duì)土樣進(jìn)行固化試驗(yàn)并測(cè)試固化土強(qiáng)度，探討GGBS固化西部地區(qū)氯鹽漬土的可行性及可能的強(qiáng)度規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：固化劑GGBS適用于氯鹽漬土固化，GGBS固化氯鹽漬土強(qiáng)度隨氯鹽漬土中含氯量增加而增加，氯鹽漬土中氯鹽是影響上述固化土強(qiáng)度的主要因素之一。在上述試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出GGBS固化氯鹽漬土可行的路基處理方式。

氯鹽漬土；固化；礦渣（GGBS）；強(qiáng)度；路基處理

我國分布大面積鹽漬土[1]，其中約1/3的鹽漬土屬于氯鹽漬土，這些氯鹽漬土多存在含鹽量高、含鹽成分復(fù)雜、具有腐蝕性等特點(diǎn)。由于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，許多高速公路、高速鐵路、隧道橋梁工程經(jīng)過鹽漬土地區(qū)，高效解決路基地基工程軟弱氯鹽漬土處理難題成為公路工程建設(shè)的重要組成部分。

西部內(nèi)陸地區(qū)獨(dú)特的自然地理環(huán)境和氣候特征，使鹽漬土分布非常廣泛[2]，鹽漬土分布面積超過國內(nèi)鹽漬土分布面積的一半，這其中氯鹽漬土就是分布很廣的一種鹽漬土類型。在青海柴達(dá)木盆地、甘肅河西走廊地區(qū)、新疆塔里木盆地、西藏羌塘高原地區(qū)均分布有大面積的氯鹽漬土、亞氯鹽漬土，含鹽量為1%～20%不等。這些地區(qū)氯鹽漬土的腐蝕性、溶蝕性對(duì)建筑、道路工程建設(shè)影響極大，常常引起或加重溶蝕、腐蝕、翻漿和凍脹等工程病害[3]，同時(shí)中國建筑科學(xué)研究院曾對(duì)青海高氯鹽漬土地區(qū)的混凝土基礎(chǔ)耐久性進(jìn)行長時(shí)間的調(diào)查與研究，提出一切含水泥與鋼材的樁基和地基處理方法在這一地區(qū)均不適用[4]。固化技術(shù)可有效解決氯鹽漬土地基處理難題，該項(xiàng)技術(shù)在澳大利亞、英國、美國等發(fā)達(dá)國家在鹽漬土地基、路基處理工程中已有大量成功應(yīng)用[5]。但目前固化技術(shù)研究尚不充分，固化劑類型較多，適用差異性很大，也未有針對(duì)氯鹽漬土固化使用的高效固化劑[6]，因此尋求一種高效適用的氯鹽漬土固化劑就具有了重要的現(xiàn)實(shí)意義，可為我國西部地區(qū)氯鹽漬道路工程建設(shè)提供重要保障。

礦渣作為膠凝材料，其組成和結(jié)構(gòu)的特殊性使其適用于高氯鹽漬環(huán)境[7-10]，因此本研究以不同含鹽量的氯鹽漬土作為試驗(yàn)土樣，以新疆八鋼生產(chǎn)的礦渣（GGBS）作為固化劑，進(jìn)行固化試驗(yàn)，探討GGBS固化氯鹽漬土的可行性及可能的強(qiáng)度變化趨勢(shì)。同時(shí)在固化土強(qiáng)度試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出適用于氯鹽漬土路基處理的固化施工方案，為西部地區(qū)氯鹽漬土路基處理提供可實(shí)際應(yīng)用的方法，以期解決道路工程中遇到的氯鹽漬土處理難題。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)土樣及固化劑

1.1.1 原狀土

青海察爾汗氯鹽漬土(Q)：青海柴達(dá)木盆地察爾汗鹽湖近湖鹽漬土區(qū)現(xiàn)場挖取的氯鹽漬土樣，土樣含水量為19.9%，總含鹽量為12.1%，其中NaCl含量為9.08%；

甘肅河西走廊氯鹽漬土（G）：甘肅祁連山的山前洪積-沖積扇地區(qū)挖取氯鹽漬土樣，土樣含水量為34.1%，總含鹽量為3.6%，其中NaCl含量為2.93%；

新疆焉耆盆地氯鹽漬土（X）：新疆巴音郭楞蒙古自治州焉耆縣開都河沖積平原區(qū)挖取氯鹽漬土樣，土樣含水量為41.2%，總含鹽量為1.87%，其中NaCl含量為0.92%。

1.1.2 洗鹽土

表1 ZL系列土中Cl-質(zhì)量百分比（%）

表2 礦渣的化學(xué)組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）

將上述三種氯鹽漬原狀土分別進(jìn)行常溫烘干，然后碾散去除雜質(zhì)，用清水充分浸泡清洗3次，烘干后得到洗鹽后的土樣，再按各原狀土的含水量加入水，攪拌均勻后制得相應(yīng)的洗鹽土。

1.1.3 原狀土的單 NaCl鹽土

將上條所制得的洗鹽土中加入與對(duì)應(yīng)原狀土相同氯含量的氯化鈉，即可制得原狀土的單NaCl鹽土。

1.1.4 單 NaCl鹽土 (ZL)

單NaCl鹽土（ZL）土樣不同于上述原狀土樣，而是實(shí)驗(yàn)室配置土樣，采用單一的純高嶺土加40%水量拌合形成粘土土樣，再向土樣中按不同質(zhì)量百分比摻入分析純NaCl制得。土樣標(biāo)記為ZL0-ZL8。NaCl摻入質(zhì)量比為NaCl干質(zhì)量與粘土干質(zhì)量之比，ZL0-ZL8的具體Cl-質(zhì)量百分比見下表1。

1.1.5 固化劑

:固化劑采用新疆八一鋼鐵有限公司產(chǎn)的磨細(xì)粒化高爐礦渣（GGBS），比表面積約為400 m2/kg，主要氧化物為CaO, SiO2和Al2O3，其化學(xué)組成見表2。

1.2 試驗(yàn)方法

土樣采用實(shí)際氯鹽漬土原狀土、洗鹽土、原狀土的單NaCl鹽土及九種ZL土樣，固化劑采用礦渣(記為GGBS)，進(jìn)行固化劑摻入比為10%的固化土28d齡期下強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)。

固化土試塊的制備及養(yǎng)護(hù)參照文獻(xiàn)[10-11]進(jìn)行：a）按配合比稱量固化劑、水和土樣，放入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌，先低速攪拌1min，后高速攪拌2min；b）攪拌完成后，用工具勺將均勻試樣分層裝入50mm×50mm×50mm三聯(lián)正方形試模中，壓密成型，覆蓋塑料膜后養(yǎng)護(hù)箱保濕養(yǎng)護(hù)1d；c）1d后試塊脫模，然后仍放入養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)以溫度20±2℃，濕度大于95%的條件養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至28d齡期后測(cè)試抗壓強(qiáng)度。

固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測(cè)定[12]：使用配備量程為7.5KN測(cè)力環(huán)的路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀測(cè)定固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，路強(qiáng)儀壓試速率為1mm/min。每組試樣取3個(gè)試塊進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，取算術(shù)平均值作為該組試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值。每組試樣測(cè)試值與平均值之差超過平均值的±15%時(shí)，將該試樣測(cè)試值剔除，按余下試樣的測(cè)試值計(jì)算平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果

28d齡期下，Q、G、X三種氯鹽漬土樣的原狀土、洗鹽土和單NaCl鹽土的GGBS固化土強(qiáng)度見圖1。

圖1 28d齡期下GGBS固化土強(qiáng)度對(duì)比

上圖可見，Q土樣的GGBS固化土強(qiáng)度最大，X土樣的GGBS固化土強(qiáng)度最小。三種土樣的GGBS固化含鹽強(qiáng)度均明顯高于洗鹽土，同時(shí)，GGBS固化原狀土的單NaCl鹽土強(qiáng)度與原狀土強(qiáng)度相近，說明土中的鹽分是對(duì)GGBS固化土強(qiáng)度產(chǎn)生主要影響的因素之一。

NaCl可能是影響GGBS固化氯鹽漬土強(qiáng)度的主要因素，但其對(duì)固化土強(qiáng)度影響規(guī)律尚不清楚。因此，采用GGBS作為固化劑固化含純NaCl不同的ZL土（記GZL0—GZL8），探討研究NaCl對(duì)GGBS固化氯鹽漬土強(qiáng)度的影響規(guī)律。固化土GZL在28d齡期下無側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化曲線如圖2。

圖2 固化土GZL強(qiáng)度變化曲線

由圖可見，28d齡期下含NaCl最高的固化土GZL8強(qiáng)度最高，無NaCl的GZL0強(qiáng)度最低，GZL0強(qiáng)度僅為GZL8強(qiáng)度的約60%。隨著ZL土樣中含氯量的升高，固化土GZL強(qiáng)度也在升高，GZL8強(qiáng)度比GZL0強(qiáng)度提高了40%，說明NaCl對(duì)GGBS固化氯鹽漬土的強(qiáng)度影響是正向作用的，NaCl對(duì)GZL強(qiáng)度有增強(qiáng)作用。GZL系列固化土強(qiáng)度增長趨勢(shì)為在含氯量低于6%間內(nèi)增長速率較快，在含氯量大于6%后強(qiáng)度增長放緩。

3 氯鹽漬土路基處理

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，GGBS固化氯鹽漬土固化效果良好，氯鹽漬土含氯量越高，固化效果越佳。在此基礎(chǔ)上，提出固化方法用于氯鹽漬土路基處理的具體方法，為西部地區(qū)氯鹽漬土路基處理提供可行的處理手段。具體處理過程如下[13]：

3.1 基底表層處理及放樣

對(duì)路基基底范圍內(nèi)的表層鹽霜、鹽殼、腐殖質(zhì)土等植被及根系清除，清表深度根據(jù)具體情況確定，一般為30-50cm?；妆韺忧謇硗瓿珊螅丛O(shè)計(jì)圖紙每10米為一點(diǎn)放邊線并放置標(biāo)記固化土設(shè)計(jì)高程指示樁。

3.2 備料

根據(jù)攤鋪寬度、厚度和土松鋪系數(shù)，計(jì)算土樣和固化劑用量，人工配合機(jī)械將不含雜草、雜質(zhì)的均勻土樣運(yùn)到路基上后均勻攤鋪，之后在土層上打方格網(wǎng)，根據(jù)配合比，把所需固化劑分格均勻攤鋪。所使用的固化劑礦渣，應(yīng)為?；郀t礦渣，比表面積不低于300m2/kg，7d活性指數(shù)不低于75%，28d活性指數(shù)不低于95%。

3.3 拌合

用路拌機(jī)進(jìn)行拌合，拌合的頭兩次為干拌，將固化劑與土樣不加水拌合，拌合過程中及時(shí)檢查拌合是否均勻，干拌結(jié)束后，加水濕拌，注意混合料的含水量是否合適，含水量宜略大于最佳值,較最佳含水量大0.5%-1%?，F(xiàn)場拌合結(jié)束后，采用平行取樣滴定方法測(cè)試拌合土的固化劑摻量，以確定固化拌合均勻程度并進(jìn)行判定是否需要繼續(xù)拌合。

3.4 振動(dòng)碾壓

拌合均勻性達(dá)到要求后，先用履帶式拖拉機(jī)穩(wěn)壓，再用12t-15t壓路機(jī)反復(fù)振動(dòng)碾壓，碾壓過程中需要多次灑水養(yǎng)護(hù)，邊灑水邊碾壓，碾壓路線是從路肩向中心推進(jìn)，至表面平整無輪跡后即可完成碾壓。

3.5 覆膜保濕養(yǎng)生

碾壓完成后，測(cè)試現(xiàn)場壓實(shí)度，壓實(shí)度符合路基標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求后，覆蓋薄膜保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生齡期一般不少于14天，養(yǎng)生期間需要多次灑水養(yǎng)生，并且養(yǎng)生期間不得車輛行駛和開放交通。

4 結(jié) 語

1）Q、G、X三種實(shí)際氯鹽漬土樣的GGBS固化原狀土強(qiáng)度均高于相應(yīng)的洗鹽土，而GGBS固化原狀土的單NaCl鹽土強(qiáng)度又與對(duì)應(yīng)的原狀土強(qiáng)度相近，說明氯鹽漬土中的NaCl是影響GGBS固化土強(qiáng)度的主要因素之一。

2）隨著ZL土樣中含氯量的升高，固化土GZL強(qiáng)度升高，GZL8強(qiáng)度比GZL0強(qiáng)度提高了40%。說明NaCl對(duì)GGBS固化氯鹽漬土的強(qiáng)度影響是正向作用的，NaCl對(duì)GZL強(qiáng)度有增強(qiáng)作用。

3）GZL系列固化土強(qiáng)度增長趨勢(shì)為在含氯量為0%-6%區(qū)間內(nèi)強(qiáng)度增長速率快，在含氯量大于6%后強(qiáng)度增長明顯放緩，說明NaCl對(duì)GZL固化土強(qiáng)度增強(qiáng)作用可能具有一定的有限性。

4）在強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，提出固化氯鹽漬土可行的路基處理方式，具體程序?yàn)榛妆韺犹幚怼艠印鷤淞稀韬稀雺骸B(yǎng)護(hù)。

[1]新疆維吾爾自治區(qū)公路行業(yè)技術(shù)規(guī)范.新疆鹽漬土地區(qū)公路路基路面設(shè)計(jì)與施工規(guī)范(XJTJ01-2001)[S].新疆維吾爾自治區(qū)交通廳,2001

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Experimental study on the strength of chloride saline soil subgrade in western china treated by stabilizing method

The treatment of chloride-saline soil subgrade in the western region is an urgent problem to be solved in the construction project.The stabilizing technology as a cost-effective treatment is applied in these area. The chloride-saline soil obtained from different sites were stabilized by Ground Granulated Blastfurnace Slag(GGBS),a series of unconfined compressive strength were conducted to investigate the feasibility and strength variation of GGBS stabilized western chloride-saline.The results show that the stabilizer GGBS is suitable for stabilizing the chloride-saline soil,and the strength of GGBS stabilized chloride-soil is increasing with the increase of chloride content.The chloride-salt in the chloride-soil is one of the main factor affecting the strength of the stabilized soil.On the basis of the above test results,the feasible way of GGBS stabilizing chloride-saline soil is proposed.

chloride-saline soil；stabilize；ground granulated blastfurnace slag (ggbs)；strength；subgrade treatment

TU448文獻(xiàn)識(shí)別碼：B

：1003-8965(2017)02-0063-03