沙漠固化風(fēng)沙土抗老化性能分析

李圣君 李海軍 張 巖

(1.內(nèi)蒙古呼和浩特市清水河縣交通運(yùn)輸局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011600; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

沙漠固化風(fēng)沙土抗老化性能分析

李圣君1李海軍2張 巖2

(1.內(nèi)蒙古呼和浩特市清水河縣交通運(yùn)輸局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011600; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)能源與交通工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

采用自制光照設(shè)備，對(duì)不同固化劑摻量的固化土在不同條件下進(jìn)行了抗老化試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：在土樣試件烘干情況下，經(jīng)紫外線照射后，不加纖維時(shí)，試件的強(qiáng)度增長(zhǎng)較高，加入纖維后，試件在固化劑摻量為10%處達(dá)到最高，強(qiáng)度卻相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件減??；在未烘干條件下，摻加纖維的試件強(qiáng)度未損失，并隨固化劑摻量的增加而增加，與不加纖維的試件在強(qiáng)度變化上一致。

固化風(fēng)沙土，抗老化性，光照試驗(yàn)，纖維，固化劑摻量

中國(guó)的沙漠面積較大，沙漠中日照天數(shù)占全年的70%以上，平均每天超過(guò)8 h，這種情況下導(dǎo)致空氣干燥，水分極少，加之地表裸露，地面加熱迅速，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射加強(qiáng)，受紫外線影響，路面易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，影響實(shí)際路用性[1]。

本文通過(guò)自制光照設(shè)備，采用紫外線熒光燈UVA-340模擬自然陽(yáng)光中的紫外光輻射，對(duì)不同固化劑摻量的固化土在不同的強(qiáng)度影響因素情況下進(jìn)行光照試驗(yàn)，分析固化土的抗老化性能。

1 原材料性質(zhì)

本試驗(yàn)采用內(nèi)蒙古庫(kù)布其沙漠中的風(fēng)沙土，對(duì)土樣進(jìn)行相關(guān)物理性質(zhì)試驗(yàn)，根據(jù)JTG E40—2007公路土工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，各性質(zhì)均滿足要求[2]。

固化劑選用PX固化劑，屬于P系列固化劑中的一種，為多種表面活性劑的復(fù)配產(chǎn)品，可以使土壤顆粒產(chǎn)生固結(jié)，形成永久性疏水的板體結(jié)構(gòu)，水的二次進(jìn)入困難，土壤變的穩(wěn)定，不再出現(xiàn)濕陷和凍裂現(xiàn)象[3,4]。

2 試驗(yàn)條件的模擬

試驗(yàn)在正常室外環(huán)境下不能保證持續(xù)性光照，試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，外界環(huán)境因素多。而自制光照設(shè)備可在數(shù)天內(nèi)模擬室外數(shù)月光照下產(chǎn)生的影響，縮短試驗(yàn)周期，并且陽(yáng)光中5%的紫外光(UV)短波是造成材料老化首要光照因素，因此只需模擬短波的UV光即可。所以，本文采用紫外線熒光燈UVA-340作為光源，自制光照設(shè)備，模擬陽(yáng)光中的紫外光輻射。UVA-340可較好模擬波長(zhǎng)范圍為295 nm～360 nm的光譜，具有穩(wěn)定光譜，能夠快速獲得試驗(yàn)結(jié)果。表1為燈管參數(shù)。

圖1為UVA-340燈管和陽(yáng)光光譜的對(duì)比圖，陽(yáng)光中紫外線波長(zhǎng)范圍為290 nm～400 nm，UVA-340燈管發(fā)出的紫外線的波長(zhǎng)范圍為310 nm～400 nm的光譜，且在340 nm處存在發(fā)射峰，則熒光燈管可以模擬日光照射情況。

表1 燈管相關(guān)的參數(shù)

3 試驗(yàn)方案

采用固化劑摻量為4%，6%，8%，10%，12%，分別摻加纖維和不摻加纖維兩組試件，置于UVA-340紫外燈下方50 mm處，在50 h與100 h光照時(shí)長(zhǎng)下測(cè)定試樣強(qiáng)度。方案如表2所示。

表2 試驗(yàn)方案

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 摻加纖維與未摻加纖維的強(qiáng)度對(duì)比

將養(yǎng)護(hù)好的試件進(jìn)行完全烘干，放入抗老化設(shè)備中進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)JTG E40—2007公路土工試驗(yàn)規(guī)程技術(shù)指標(biāo)，采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)其強(qiáng)度[5]。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，試件的強(qiáng)度隨固化劑摻量的增加而增加。加纖維的試件強(qiáng)度在摻量10%處形成拐點(diǎn)，表現(xiàn)為先增加后減小，但總體強(qiáng)度發(fā)生衰減，在強(qiáng)度最高的10%處，強(qiáng)度從標(biāo)準(zhǔn)件的2.827 MPa降到了2.562 MPa，衰減了9.3%。而不加纖維的試件，強(qiáng)度明顯增加，在摻量10%處，強(qiáng)度從標(biāo)準(zhǔn)件的1.655 MPa升高到3.331 MPa，增大了101%。

原因是不加纖維的試件烘干后水分散失，經(jīng)紫外線照射，表面變的緊密，內(nèi)部顆粒排列緊湊，則強(qiáng)度升高；加入纖維的試件，由于纖維的作用，顆粒之間的粘結(jié)力增加、粒子之間互相牽制，阻礙了顆粒的收縮，強(qiáng)度反而下降[6]。

4.2 不同光照時(shí)長(zhǎng)的強(qiáng)度對(duì)比

圖3為試件光照100 h后的結(jié)果：與光照50 h相比，強(qiáng)度變化相同，加纖維時(shí)，強(qiáng)度隨著固化劑摻量的增加而增加，在10%處最高，但10%以后強(qiáng)度開(kāi)始下降。

如表3所示為不加纖維時(shí)在50 h,100 h光照下強(qiáng)度比較：得出光照100 h增加幅度較大，試件中的顆粒排列更加緊密，強(qiáng)度也隨之增加。

表3 光照50 h,100 h比較

表4為加纖維情況下的試件在50 h,100 h下強(qiáng)度比較，在強(qiáng)度最高的10%處，強(qiáng)度較標(biāo)準(zhǔn)件均有損失，且100 h光照比光照50 h后的強(qiáng)度損失略大。

表4 加纖維光照50 h,100 h比較

4.3 未烘干條件下的強(qiáng)度

考慮到水分對(duì)試件強(qiáng)度的影響，將上述試驗(yàn)在未烘干情況下進(jìn)行，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析，結(jié)果表明試件未烘干時(shí)，不加纖維與加纖維情況下，試件強(qiáng)度受水影響較大，纖維作用沒(méi)體現(xiàn)出來(lái)，粒子之間的牽制作用減小，在50 h～100 h光照下，摻加纖維的試件強(qiáng)度未損失，并隨固化劑摻量的增加而增加，兩種情況強(qiáng)度變化基本一致。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)固化土進(jìn)行光照試驗(yàn)研究，得出了固化土在光照條件下強(qiáng)度變化關(guān)系，分析了固化土在不同條件下的抗老化性。得到以下結(jié)論：1)土樣試件烘干情況下進(jìn)行光照，不加纖維時(shí)，試件強(qiáng)度增長(zhǎng)較高；加入纖維后，在固化劑摻量為10%處達(dá)到最高，強(qiáng)度卻較標(biāo)準(zhǔn)件下降23.5%。2)光照100 h與50 h的強(qiáng)度變化趨勢(shì)相近，光照時(shí)長(zhǎng)對(duì)強(qiáng)度變化影響較小。3)未烘干條件下，摻加纖維的試件強(qiáng)度未損失，并隨固化劑摻量的增加而增加，與不加纖維的試件在強(qiáng)度變化上一致。

[1] 耿寬宏.中國(guó)沙區(qū)氣候[M].北京：科學(xué)出版社,1986.

[2] JTG E40—2007,公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] 于 浩,李 馳.風(fēng)沙土固化及固化路基耐久性試驗(yàn)研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[4] 沙愛(ài)民，卓建平.道路固化劑的研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2004.

[5] JTG E51—09,公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[6] 譚雪琴.固化劑穩(wěn)定風(fēng)積沙路用性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.

Analysis on anti-aging performance of desent solidified sandy soil

Li Shengjun1Li Haijun2Zhang Yan2

(1.MongoliaHohhotQingshuiheBureauofTransportation,Hohhot011600,China; 2.CollegeofEnergyRources&TransportationEngineering,MongoliaUniversityofAgriculture,Hohhot010010,China)

This paper uses the homemade lighting equipment, stabilized soil of different dosage of curing agent anti-aging experiments under different conditions, the results show that under the condition of soil sample specimen to dry, after uv irradiation, without fiber, the strength of the specimen growth is higher, after adding fiber, specimen reached the highest at 10% curing agent strength but was down from standard parts. Under the condition of not drying, adding fiber strength of specimen is not damage, and increases with the increase of curing agent content, and do not add fibre specimen on the intensity change.

solidified sandy soil, aging resistance, light test, fiber, dosage of curing agent

1009-6825(2017)22-0078-02

2017-05-23

李圣君(1983- )，男，碩士，工程師

U419.91

A