鄭鳳璽+鄭晨+狄升貫

摘 要：為解決淤泥在路基填筑時含水量過高的問題，選取WKG1作為淤泥固化劑，在對其固化機理進行調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了WKG1固化淤泥時淤泥最佳含水量與最大干密度隨摻量的變化規(guī)律，并通過CBR試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗，研究了WKG1固化淤泥力學(xué)強度隨固化劑摻量的變化規(guī)律，為WKG1固化劑在道路工程中的應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：道路工程；固化淤泥；路基；路用性能

中圖分類號：U414.03 文獻標志碼：B

0 引 言

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，沿海城市對濱海地區(qū)的開發(fā)需求日益增強，然而濱海地區(qū)淤泥含水量高，鹽分含量大，工程性差，不能直接用于路基填筑[1]；在工程施工時需對表面淤泥進行挖除，再用路基填土進行回填，但開挖的淤泥會占用大面積的場地，而且取土也會占用周圍耕地，違背了建設(shè)生態(tài)城的初衷[2]。因此，在實際工程中采用固化劑對表層淤泥進行現(xiàn)場固化處理，對減小工程量、降低工程造價顯得尤為重要[3]。目前國內(nèi)外針對固化劑固化淤泥的研究大部分僅限于不同初始含水率條件下固化劑的種類、摻量對淤泥固化后的性能影響[47]，而對在最佳含水量條件下固化劑摻量對原狀淤泥的影響鮮有報道，更沒有形成相關(guān)的技術(shù)標準，這就給設(shè)計和施工部門的具體操作帶來了極大的困難，導(dǎo)致固化淤泥填筑道路施工無規(guī)可依，較好的淤泥處治技術(shù)也難以推廣[8]。

因此，本文在以往研究的基礎(chǔ)上，以WKG1土壤固化劑固化淤泥作為試件，通過擊實試驗、CBR試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗確定不同配比條件下固化淤泥的最佳含水率及最大干密度，同時研究WKG1固化淤泥強度隨固化劑摻量的變化規(guī)律。為WKG1固化劑在中國的應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持和參考依據(jù)。

1 WKG1固化劑固化機理

固化劑改良土體的機理主要包括：固化劑水化生成水化硅酸鈣、沸石、方納石及硅酸等物質(zhì)，使粘土顆粒表面形成凝結(jié)硬化殼；降低土體顆粒電位，促使粘土顆粒凝聚，同時電解質(zhì)濃度增加，膠粒雙電層減薄，利于顆粒凝聚；層狀硅酸鹽自身建立空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于疏松土體的聯(lián)結(jié)；固化劑中的激活成分能使固化劑顆粒和土壤顆粒表面活化，在水化反應(yīng)過程中，

（1） 腐殖質(zhì)土壤顆粒具有強烈的水膜吸附功能，附在土壤顆粒表面，產(chǎn)生的腐殖酸是典型的有機物質(zhì)（RCOOH），能使水泥穩(wěn)定性加強。

（2） 土壤固化劑水溶液的作用在于分解土壤顆粒表面的水膜，將腐殖酸包裹，并進一步發(fā)生反應(yīng)。

（3） WKG1能和砂土成分中的二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）發(fā)生反應(yīng)，生成水合物，從而使砂土具有固化作用。

（4） 土壤顆粒表面的水泥漿體在一段時間內(nèi)凝固，產(chǎn)生針狀晶體來填滿它們間的縫隙，這種晶體叫做鈣礬石晶體，并在28 d后達到峰值。

（5） 固化劑的穿透效應(yīng)可以聚集四周的土壤，形成一個強有力的表面，使其比穩(wěn)定土壤層更厚實。

2 WKG1固化處治淤泥擊實試驗研究

高含水量是濱海淤泥的一個重要特點，通過摻加固化劑吸收淤泥中的部分水分，使固化淤泥的最佳含水量適當提高，將會解決工程施工中降水難度大的問題。本文采用有機質(zhì)含量為2.34%的淤泥對WKG1固化路基時的性能進行試驗研究。

2.1 淤泥素土擊實試驗

取原狀淤泥試樣置于陽光通風(fēng)處風(fēng)干，粉碎結(jié)塊，通過5 mm篩，棄掉篩留量后盛入容器。取部分試樣測試其風(fēng)干含水量，按照6個不同含水量（7%、10%、13%、15%、18%、20%）制備擊實試驗試件，用噴水設(shè)備往土料上均勻噴灑預(yù)定的水量，拌勻后裝入塑料袋內(nèi)浸潤24 h，供擊實試驗用。做兩次平行試驗，取兩次試驗的平均值作為最大干密度值和最佳含水量值。兩次平行試驗最大干密度的差不應(yīng)超過0.05 g·cm-3，最佳含水量的差不應(yīng)超過10%，超過上述規(guī)定值，應(yīng)重做試驗，直到滿足精度要求。

2.2 WKG1固化淤泥擊實試驗

隨著WKG1摻量增加，固化淤泥的最佳含水量升高，最大干密度降低。當固化劑摻量由2%增加到8%時，淤泥最佳含水量由15%增加到20%，最大干密度由179 g·cm-3減小到171 g·cm-3。這主要是由于WKG1與淤泥中的水分發(fā)生反應(yīng)，消耗掉一部分水，隨著固化劑摻量的增加，消耗的水分增多，使得固化淤泥的最佳含水量提高；而最大干密度的減小主要是由于水化反應(yīng)導(dǎo)致顆粒表面的水膜變薄，摩擦力變大，壓實難度增加，最大干密度減小。同時，由于固化劑顆粒與淤泥顆粒大小較接近，固化劑摻量越大，淤泥顆粒與固化劑顆粒形成的混合物級配越不良，故而固化淤泥的干密度隨著固化劑摻量增加而減小。

3 WKG1固化處治淤泥CBR試驗研究

CBR值是針對路基填土規(guī)定的控制指標，將固化淤泥用于道路路基填筑，需對其進行CBR試驗。為了研究WKG1固化淤泥的力學(xué)性能，將淤泥置于陽光通風(fēng)處風(fēng)干，粉碎結(jié)塊，通過5 mm篩，棄掉篩留量后盛入容器。取部分試件測試其風(fēng)干含水量。以WKG1為固化劑，并按不同摻量（2%、4%、6%、8%）對應(yīng)的最佳含水量配料；將風(fēng)干的淤泥與所需水拌和均勻，置于塑料袋內(nèi)浸潤24 h；將浸潤后的試料加入固化劑拌和，供CBR試驗用，共36組、108個試件。WKG1固化淤泥的CBR值隨壓實度的增大而增大，隨固化劑摻量的增加而增大，當固化劑摻量增加至8%時，CBR值增大240%。綜上所述，固化淤泥用作路基填土?xí)r，以CBR試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合WKG1固化劑擊實試驗結(jié)果，初步確定該種固化劑摻量為4%～6%時最佳。

4 WKG1固化處治淤泥無側(cè)限抗壓強度試驗研究

為研究WKG1固化淤泥的無側(cè)限抗壓強度，以WKG1為固化劑，并按不同摻量（2%、4%、6%、8%）對應(yīng)的最佳含水量配料，將風(fēng)干淤泥與所需水及固化劑拌和均勻，置于塑料袋內(nèi)浸潤24 h，供試驗用，試件成型后分別養(yǎng)生7 d和28 d，共24組、72個試件。對濱海有機質(zhì)含量為2.34%的淤泥進行無側(cè)限抗壓強度試驗。endprint

經(jīng)WKG1固化的淤泥最佳含水量提高明顯，但強度提高較小，當WKG1摻量達到6%時，7 d無側(cè)限抗壓強度仍較低，此時可考慮在WKG1固化劑中摻入少量水泥（4%摻量），以期明顯提高固化淤泥的抗壓強度。

將4%的水泥分別與2%、4%、6%及8%的WKG1組成新型固化劑，進行固化淤泥的擊實試驗，得到不同配比情況下的最佳含水率和最大干密度。根據(jù)擊實曲線得到的最佳含水率及最大干密度制備試件，對淤泥固化試件進行無側(cè)限抗壓強度試驗。

根據(jù)WKG1固化濱海淤泥無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：WKG1固化淤泥早期強度低，在摻加4%水泥后，強度提高明顯；隨WKG1摻量增加，固化淤泥抗壓強度有所增加，且增幅逐漸變大。

5 結(jié) 語

本文詳細闡述了WKG1固化土壤時的作用機理，借助擊實試驗、CBR試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗，確定了不同配比條件下WKG1固化淤泥時的最佳含水量及最大干密度，系統(tǒng)研究了其強度隨固化劑摻量的變化規(guī)律，得到以下結(jié)論。

（1） 隨WKG1摻量增加，固化淤泥的最佳含水量升高，最大干密度降低。固化劑摻量由2%增加到8%時，最佳含水量由15%增加到20%，最大干密度由1.79 g·cm-3減小到1.71 g·cm-3。

（2） WKG1固化淤泥CBR值隨壓實度的增大而增大，隨固化劑摻量的增加而增大，當固化劑摻量增加至8%時，CBR值增大240%。

（3） WKG1固化淤泥早期強度低，在摻加4%水泥后，強度明顯提高。

參考文獻：

[1] 胡 軍.土壤固化劑在道路基層中的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2007.

[2] 姚 沖，石志坤，嚴 威，等.高含水量淤泥的固化實驗研究[J].浙江建筑，2012，29（2）：2124.

[3] 王朝輝，劉志勝，王曉華，等.應(yīng)用新型CVC固化劑固化淤泥路用性能[J].長安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，32（5）：16.

[4] 張春雷，汪順才，朱 偉，等.初始含水率對水泥固化淤泥效果的影響[J].巖土力學(xué)，2008，29（S1）：567570.

[5] 趙衛(wèi)全，符 平，楊曉東，等.新型土壤固化劑無側(cè)限抗壓強度試驗研究[J].水利水電技術(shù)，2004，35（2）：8688.

[6] 樊恒輝，高建恩，吳普特.土壤固化劑研究現(xiàn)狀與展望[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，34（2）：141147.

[7] 郭 印，徐日慶，邵允鋮.淤泥質(zhì)土的固化機理研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2008，42（6）：10721076.

[8] 季 冰，肖許沐，黎 忠.疏浚淤泥的固化處理技術(shù)與資源化利用[J].安全與環(huán)境工程，2010，17（2）：5456.

[責任編輯：譚忠華]endprint

經(jīng)WKG1固化的淤泥最佳含水量提高明顯，但強度提高較小，當WKG1摻量達到6%時，7 d無側(cè)限抗壓強度仍較低，此時可考慮在WKG1固化劑中摻入少量水泥（4%摻量），以期明顯提高固化淤泥的抗壓強度。

將4%的水泥分別與2%、4%、6%及8%的WKG1組成新型固化劑，進行固化淤泥的擊實試驗，得到不同配比情況下的最佳含水率和最大干密度。根據(jù)擊實曲線得到的最佳含水率及最大干密度制備試件，對淤泥固化試件進行無側(cè)限抗壓強度試驗。

根據(jù)WKG1固化濱海淤泥無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：WKG1固化淤泥早期強度低，在摻加4%水泥后，強度提高明顯；隨WKG1摻量增加，固化淤泥抗壓強度有所增加，且增幅逐漸變大。

5 結(jié) 語

本文詳細闡述了WKG1固化土壤時的作用機理，借助擊實試驗、CBR試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗，確定了不同配比條件下WKG1固化淤泥時的最佳含水量及最大干密度，系統(tǒng)研究了其強度隨固化劑摻量的變化規(guī)律，得到以下結(jié)論。

（1） 隨WKG1摻量增加，固化淤泥的最佳含水量升高，最大干密度降低。固化劑摻量由2%增加到8%時，最佳含水量由15%增加到20%，最大干密度由1.79 g·cm-3減小到1.71 g·cm-3。

（2） WKG1固化淤泥CBR值隨壓實度的增大而增大，隨固化劑摻量的增加而增大，當固化劑摻量增加至8%時，CBR值增大240%。

（3） WKG1固化淤泥早期強度低，在摻加4%水泥后，強度明顯提高。

參考文獻：

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[8] 季 冰，肖許沐，黎 忠.疏浚淤泥的固化處理技術(shù)與資源化利用[J].安全與環(huán)境工程，2010，17（2）：5456.

[責任編輯：譚忠華]endprint

經(jīng)WKG1固化的淤泥最佳含水量提高明顯，但強度提高較小，當WKG1摻量達到6%時，7 d無側(cè)限抗壓強度仍較低，此時可考慮在WKG1固化劑中摻入少量水泥（4%摻量），以期明顯提高固化淤泥的抗壓強度。

將4%的水泥分別與2%、4%、6%及8%的WKG1組成新型固化劑，進行固化淤泥的擊實試驗，得到不同配比情況下的最佳含水率和最大干密度。根據(jù)擊實曲線得到的最佳含水率及最大干密度制備試件，對淤泥固化試件進行無側(cè)限抗壓強度試驗。

根據(jù)WKG1固化濱海淤泥無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：WKG1固化淤泥早期強度低，在摻加4%水泥后，強度提高明顯；隨WKG1摻量增加，固化淤泥抗壓強度有所增加，且增幅逐漸變大。

5 結(jié) 語

本文詳細闡述了WKG1固化土壤時的作用機理，借助擊實試驗、CBR試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗，確定了不同配比條件下WKG1固化淤泥時的最佳含水量及最大干密度，系統(tǒng)研究了其強度隨固化劑摻量的變化規(guī)律，得到以下結(jié)論。

（1） 隨WKG1摻量增加，固化淤泥的最佳含水量升高，最大干密度降低。固化劑摻量由2%增加到8%時，最佳含水量由15%增加到20%，最大干密度由1.79 g·cm-3減小到1.71 g·cm-3。

（2） WKG1固化淤泥CBR值隨壓實度的增大而增大，隨固化劑摻量的增加而增大，當固化劑摻量增加至8%時，CBR值增大240%。

（3） WKG1固化淤泥早期強度低，在摻加4%水泥后，強度明顯提高。

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[7] 郭 印，徐日慶，邵允鋮.淤泥質(zhì)土的固化機理研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2008，42（6）：10721076.

[8] 季 冰，肖許沐，黎 忠.疏浚淤泥的固化處理技術(shù)與資源化利用[J].安全與環(huán)境工程，2010，17（2）：5456.

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