沙漠固化風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輸局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011600; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學能源與交通工程學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

沙漠固化風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輸局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 011600; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學能源與交通工程學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

采用自制光照設備，對不同固化劑摻量的固化土在不同條件下進行了抗老化試驗研究，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，試件的強度增長較高，加入纖維后，試件在固化劑摻量為10%處達到最高，強度卻相對標準件減?。辉谖春娓蓷l件下，摻加纖維的試件強度未損失，并隨固化劑摻量的增加而增加，與不加纖維的試件在強度變化上一致。

固化風沙土，抗老化性，光照試驗，纖維，固化劑摻量

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

本文通過自制光照設備，采用紫外線熒光燈UVA-340模擬自然陽光中的紫外光輻射，對不同固化劑摻量的固化土在不同的強度影響因素情況下進行光照試驗，分析固化土的抗老化性能。

1 原材料性質(zhì)

本試驗采用內(nèi)蒙古庫布其沙漠中的風沙土，對土樣進行相關物理性質(zhì)試驗，根據(jù)JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程規(guī)定的技術指標，通過試驗驗證，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 試驗條件的模擬

試驗在正常室外環(huán)境下不能保證持續(xù)性光照，試驗周期較長，外界環(huán)境因素多。而自制光照設備可在數(shù)天內(nèi)模擬室外數(shù)月光照下產(chǎn)生的影響，縮短試驗周期，并且陽光中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，自制光照設備，模擬陽光中的紫外光輻射。UVA-340可較好模擬波長范圍為295 nm～360 nm的光譜，具有穩(wěn)定光譜，能夠快速獲得試驗結(jié)果。表1為燈管參數(shù)。

圖1為UVA-340燈管和陽光光譜的對比圖，陽光中紫外線波長范圍為290 nm～400 nm，UVA-340燈管發(fā)出的紫外線的波長范圍為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 燈管相關的參數(shù)

3 試驗方案

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光照時長下測定試樣強度。方案如表2所示。

表2 試驗方案

4 試驗結(jié)果

4.1 摻加纖維與未摻加纖維的強度對比

將養(yǎng)護好的試件進行完全烘干，放入抗老化設備中進行試驗，根據(jù)JTG E40—2007公路土工試驗規(guī)程技術指標，采用無側(cè)限抗壓強度試驗，測其強度[5]。試驗結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，試件的強度隨固化劑摻量的增加而增加。加纖維的試件強度在摻量10%處形成拐點，表現(xiàn)為先增加后減小，但總體強度發(fā)生衰減，在強度最高的10%處，強度從標準件的2.827 MPa降到了2.562 MPa，衰減了9.3%。而不加纖維的試件，強度明顯增加，在摻量10%處，強度從標準件的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，強度反而下降[6]。

4.2 不同光照時長的強度對比

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

如表3所示為不加纖維時在50 h,100 h光照下強度比較：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下強度比較，在強度最高的10%處，強度較標準件均有損失，且100 h光照比光照50 h后的強度損失略大。

表4 加纖維光照50 h,100 h比較

4.3 未烘干條件下的強度

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

5 結(jié)語

本文通過對固化土進行光照試驗研究，得出了固化土在光照條件下強度變化關系，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行光照，不加纖維時，試件強度增長較高；加入纖維后，在固化劑摻量為10%處達到最高，強度卻較標準件下降23.5%。2)光照100 h與50 h的強度變化趨勢相近，光照時長對強度變化影響較小。3)未烘干條件下，摻加纖維的試件強度未損失，并隨固化劑摻量的增加而增加，與不加纖維的試件在強度變化上一致。

[1] 耿寬宏.中國沙區(qū)氣候[M].北京：科學出版社,1986.

[2] JTG E40—2007,公路土工試驗規(guī)程[S].

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

[4] 沙愛民，卓建平.道路固化劑的研究[D].西安：長安大學碩士學位論文，2004.

[5] JTG E51—09,公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程[S].

[6] 譚雪琴.固化劑穩(wěn)定風積沙路用性能研究[D].西安：長安大學碩士學位論文,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