湯洪霞　劉鶴　寇海磊　郭燕文

【摘 要】針對(duì)開(kāi)發(fā)的拓弭水泥（商品名稱）土壤加固劑，介紹了加固劑的固化機(jī)理，并對(duì)加固劑加固土進(jìn)行了擊實(shí)、滲透試驗(yàn)，以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，拓弭水泥對(duì)土壤的工程性質(zhì)無(wú)影響；拓弭水泥加土試樣隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度僅提高了10%；拓弭水泥、土和石子摻合在一起的試樣隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度明顯提高，提高了近1倍。試驗(yàn)結(jié)果為工程應(yīng)用提供了依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】土壤加固劑；拓弭水泥；加固土；試驗(yàn)研究

一、引 言

土壤加固劑是摻加到土中能夠與土發(fā)生一系列物理——化學(xué)反應(yīng)的添加劑，它能夠改善和提高土的工程性質(zhì)。土壤加固劑加固土是利用產(chǎn)量多、分布廣且開(kāi)采和加工都比較容易的當(dāng)?shù)赝亮献鳛橹饕?，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有重要意義。

本文研究的是一種粉狀土壤加固劑——拓弭水泥（商品名稱），拓弭水泥是普通水泥與某元素（一種特殊合成添加物）混煉而成的混合物，此混合物除了具有水泥的特點(diǎn)，還增加了細(xì)粒泥土等的固化能力。本文針對(duì)拓弭水泥加固劑進(jìn)行了擊實(shí)、滲透以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究。

二、試驗(yàn)材料及固化機(jī)理

（一）試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用的加固劑拓弭水泥是利用某國(guó)開(kāi)發(fā)的某元素與水泥（P.O42.5）按質(zhì)量比1：99摻和攪拌而成。試驗(yàn)所用土樣來(lái)源于大慶某工地，試驗(yàn)土樣的物理性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

（二）拓弭水泥的固化原理及適用范圍

固化土壤的基本原理是破壞土壤粒子之間原有的無(wú)規(guī)則結(jié)合形態(tài)，使它們重新形成一種致密穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)，從而使土壤得到高強(qiáng)度固化。固化過(guò)程不受氣候、地形以及地質(zhì)條件的限制，短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到高強(qiáng)度的收縮密度，不開(kāi)裂，抗剪強(qiáng)度大。

拓弭水泥的適用范圍較廣，適用于石子，砂，粉砂，粘土和有機(jī)土。拓弭水泥有水泥的性質(zhì)，但在凝結(jié)時(shí)間上拓弭水泥自身硬結(jié)凝結(jié)時(shí)間短，不需要養(yǎng)護(hù)，和其他水泥相比有一定的優(yōu)越性。

三、試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析

對(duì)試樣進(jìn)行土的輕型擊實(shí)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，得到試樣的物理力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)輕型擊實(shí)試驗(yàn)得到試驗(yàn)土樣的最大干密度為1.51g/cm3，最優(yōu)含水率為23.6%。采用變水頭滲透試驗(yàn)驗(yàn)測(cè)得滲透系數(shù)k20為2.77×10-7 cm/s，依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》可知試驗(yàn)加固土仍為粉質(zhì)黏土。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)具體試驗(yàn)情況如下。

（一）試樣制備

（1）拓弭水泥加土試樣制備由土樣的顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果可知，土樣為中粒土。根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E51-2009）》，無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)的試樣應(yīng)制備成Ф100×100的圓柱體。首先根據(jù)試模尺寸，要求配比（拓弭水泥質(zhì)量占其與土混合物總質(zhì)量的8%），及由擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)得的最優(yōu)含水率和最大干密度計(jì)算出試樣的質(zhì)量，并計(jì)算稱取所需土、拓弭水泥及水的質(zhì)量，將其拌合均勻并采用油壓千斤頂將其壓入試模中制成所需的試樣。

（2）拓弭水泥、土加石子試樣制備。由土樣的顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果可知，土樣為中粒土。根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E51-2009）》，無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)的試樣應(yīng)制備成Ф100×100的圓柱體。首先根據(jù)試模尺寸，要求配比（試樣按質(zhì)量比制備，試樣中各成分質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的比例分別為0.5-1cm的石子40%，土50%，拓弭水泥10%），及由擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)得的最優(yōu)含水率和最大干密度計(jì)算出試樣的質(zhì)量，并計(jì)算稱取出所需土、石子、拓弭水泥及水的質(zhì)量，將其拌合均勻并采用油壓千斤頂將其壓入試模中制成所需的試樣。

（二）試驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）拓弭水泥加土

將試樣放入養(yǎng)護(hù)室內(nèi)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)，根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E51-2009）》的相關(guān)要求，采用壓力機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，分別測(cè)取試樣齡期為14d和28d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。每組測(cè)定的試樣為3個(gè)，測(cè)得齡期為14d和28d的試樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

根據(jù)表2結(jié)果，齡期14d的試樣的平均抗壓強(qiáng)度為1.21MPa。

根據(jù)表3結(jié)果，齡期28d的試樣的平均抗壓強(qiáng)度為1.34MPa。

根據(jù)表2和表3所得結(jié)果比較可知，試樣隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度有所提高，但提高幅度較小，僅提高了10%。

（2）拓弭水泥、土加石子

將試樣放入養(yǎng)護(hù)室內(nèi)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)，根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E51-2009）》的相關(guān)要求，采用壓力機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，分別測(cè)取試樣齡期為14d和28d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。每組測(cè)定的試樣為3個(gè)，測(cè)定所得齡期為14d和28d的試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表4和表5所示。

根據(jù)表4結(jié)果，齡期14d的試樣的平均抗壓強(qiáng)度為2.70MPa。

根據(jù)表5結(jié)果，齡期28d的試樣的平均抗壓強(qiáng)度為4.90MPa。

根據(jù)表4和表5所得結(jié)果比較可知，試樣隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度有所提高，且提高幅度較大，提高了大約1倍。

四、結(jié) 論

通過(guò)對(duì)拓弭水泥加固土的一系列試驗(yàn)研究，可以初步得出以下結(jié)論：

（1）采用拓弭水泥加固土，對(duì)土壤的工程性質(zhì)沒(méi)有影響，添加前后均為粉質(zhì)黏土；

（2）拓弭水泥加土試樣隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度提高，但提高幅度不大，僅提高了10%；

（3）拓弭水泥、土和石子摻合在一起的試樣隨時(shí)間增長(zhǎng)強(qiáng)度明顯提高，提高了近1倍；

（4）需要對(duì)拓弭水泥加固土的耐久性進(jìn)行研究。土壤加固劑作為一種新材料需要在工程實(shí)踐中不斷改進(jìn)和提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40—2007）[S]. 北京： 人民交通出版社， 2007.

[2] 《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51—2009）[S]. 北京： 人民交通出版社， 2009.