土壤固化劑物理力學性能的影響因素

高永剛 劉葉棟 王 陽

(中國建筑材料檢驗認證中心有限公司，北京 100024)

1 前言

近幾年來，土壤固化劑由于具有高效低耗以及節約能源的特性，被作為一種新型的工程材料在國內外廣泛應用于道路基層[1-3]、渠道防滲[4]和水利工程[5-6]等各個領域，例如廣東324國道、銀川109國道及砂質渠道防滲護坡工程、北京昆玉河改造工程。土壤固化劑作為一種新型的土壤固化材料，它的出現、研究與應用解決了軟弱地基處理中很多實際問題，其固化土體具有速度快、強度高、穩定性好等優點，但仍存在一些不足：如直接作為基層強度還不夠高、單一品種固化劑只能適應某種特定類型土壤等等。本文通過調整固化劑及水泥的摻量，并對成型試件進行不同齡期的養護，通過對其抗壓強度及凍融循環等的研究，從而找到影響土壤固化劑物理力學性能的因素。在實際應用中，應把握固化對象的工程特性，有針對性地進行研究。

2 試驗材料與試驗方法

2.1 試驗材料

試驗選用的土壤為北京地區的黃土，屬粉質黏士。試驗前將土樣混勻風干，過0.5和0.2cm篩備用，其物理性質指標見表1。

固化劑選用粉狀綠色土壤固化劑，其放射性指標為IRa=0.3，Ir=0.9；其游離甲醛含量為0.02g/kg；其氨的釋放量為＜0.01%。

2.2 實驗方法

本文中采用不同的配合比（見表2），進 行 試 樣 的 制 備，試 件 尺 寸 選 用100mm×100mm×100mm的 立 方 體 試 塊。試 樣項目為抗壓強度、軟化系數和25次凍融循環后的質量損失及抗壓強度損失。

表1 供試土壤物理性質

表2 配合比

3 試驗結果與分析

試件1d脫模后置于標準養護室養護至齡期，在進行相關試驗。齡期為3d、7d、14d、28d。試驗結果見表3-表7。

表3 軟化系數

圖1 固化劑摻量與軟化系數的關系

通過表1及圖1可以看出，固化劑的摻量對軟化系數的影響還是比較大的，軟化系數隨著固化劑摻量的增大而呈現增大的趨勢。而養護時間對軟化系數的影響比較不明顯，在固化劑的摻量低的情況下，軟化系數是隨著養護時間的增加而變大，在摻量適中的情況下，養護時間對軟化系數基本上沒有影響，而在比較高的摻量時，軟化系數是呈現拋物線的趨勢，在一定時間達到最高點后，隨著養護時間的增加軟化系數是呈現下降的趨勢的。

表4 抗壓強度/MPa

圖2 固化劑摻量與抗壓強度的關系

由表2及圖2的試驗數據來看，抗壓強度還是隨著固化劑摻量的增加、養護時間的增長而增大。符合基本的規律。但是固化劑的摻量不是越大，強度就會越高，至于最有的固化劑摻量，還有待于進一步的研究。

由于3d齡期的試塊強度太低，故不進行凍融循環。

表5 齡期為7d試塊25次凍融循環試驗結果

表6 齡期為14d試塊25次凍融循環試驗結果

結合表5-7來看，固化劑的摻量對凍融循環的影響是：摻量增加，承受凍融的能力越強，養護時間越長，抵抗凍融的能力越強。

4 結論

通過本文的試驗研究得出：摻量和養護時間是影響土壤固化劑物理力學性能的兩個主要原因。主要結論如下：

（1）總體來說固化劑的摻量越大，軟化系數越大；但在大摻量時，軟化系數是隨著養護時間的增加呈現拋物線發展的。

（2）固化劑的摻量越大，養護時間越長，抗壓強度越大。

（3）固化劑的摻量越大，養護時間越長，抵抗凍融的能力越強。

表7 齡期為28d試塊25次凍融循環試驗結果

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