趙 軍 李 燦 駱昊舒 李寶來

(1.中交通力建設(shè)股份有限公司，陜西 西安 710075; 2.山西交通科學研究院，山西 太原 030006;3.陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，陜西 西安 710065; 4.陜西省地震局，陜西 西安 710068)

天津市濱海新區(qū)固化氯鹽漬土抗凍性能研究

趙 軍1李 燦2駱昊舒3李寶來4

(1.中交通力建設(shè)股份有限公司，陜西 西安 710075; 2.山西交通科學研究院，山西 太原 030006;3.陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，陜西 西安 710065; 4.陜西省地震局，陜西 西安 710068)

以天津濱海新區(qū)典型氯鹽漬土為研究對象，采用凍融穩(wěn)定次數(shù)和抗凍穩(wěn)定系數(shù)兩個指標評判了加固土抗凍性能的好壞，研究表明：凍融穩(wěn)定次數(shù)、抗凍穩(wěn)定系數(shù)能較好的反映出各種加固土抗凍性能的好壞，具有說明性，建議在工程中使用。

抗凍性，凍融穩(wěn)定次數(shù)，抗凍穩(wěn)定系數(shù)

鹽漬土在我國分布較為廣泛，主要分布在西北干旱地區(qū)地勢低平的盆地和平原中、華北一些湖盆洼地及沿海地區(qū)。我國鹽漬土的分布區(qū)域差異很大，其工程特性即使在同一區(qū)域也有較大區(qū)別，而其對工程的影響也因鹽漬土的成因、組成等不同而不同。如濱海地區(qū)地下水位很高，主要表現(xiàn)為對基礎(chǔ)和地下設(shè)施的腐蝕，而水位很深地區(qū)，主要表現(xiàn)為地基溶陷[1-3]。由于鹽漬土中的鹽分在外界因素影響下會發(fā)生相態(tài)的改變，對工程造成不利影響，所以工程中需要對鹽漬土進行固化處理，使之更好的適應工程實際中的要求[2-9]。本文以天津濱海新區(qū)的鹽漬土作為研究對象，對該區(qū)固化鹽漬土進行抗凍融性能研究分析。該地區(qū)極端最低氣溫與最高氣溫相差59.2 ℃(-18.3 ℃～40.9 ℃)，多次凍融循環(huán)將導致道路路基土體中水分的遷移，降低路基的穩(wěn)定性。

1 試驗方案及結(jié)果分析

試驗試樣采用天津濱海新區(qū)的氯鹽漬土，凍融循環(huán)溫度的設(shè)定參照當?shù)氐臍鉁刈兓?guī)律(凍結(jié)溫度：-15 ℃；融化溫度：25 ℃)。在進行凍融試驗之前先將試樣飽水24 h。一個凍融周期為：在-15 ℃恒溫冰箱存放12 h，之后在25 ℃標準養(yǎng)護箱中浸水放置12 h。重復凍融直至氯鹽漬土樣本破壞。在凍融每個循環(huán)次數(shù)中取出樣本(不少于5個)測定無側(cè)限飽水抗壓強度，從而得出了不同固化鹽漬土的強度隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律?？箖鲂阅M試驗中對濱海新區(qū)氯鹽漬土采用四種不同的加固方案：石灰6%，水泥5%,石灰6%+粉煤灰6%和石灰6%+水泥4%，結(jié)果見圖1。由圖1試驗結(jié)果可知，不同加固方案固化鹽漬土的強度均隨凍融循環(huán)次數(shù)的增長有了較大幅度的降低。從圖1可以明顯看出不同加固方案凍融強度變化特點：采用兩種材料(石灰6%+粉煤灰6%、石灰6%+水泥4%)的加固方案在凍融周期各個階段強度降幅速率基本一致呈現(xiàn)出線性變化的規(guī)律；一種材料(石灰6%、水泥5%)單獨加固的方案在凍融周期前期強度下降明顯，后期強度下降幅值較小趨于穩(wěn)定呈現(xiàn)二次曲線變化規(guī)律(未進行曲線方程模擬)。

2 抗凍性研究

目前質(zhì)量衰減率作為抗凍性分析最顯著的因子,廣泛應用于判定加固方案的抗凍穩(wěn)定性分析當中。在具有經(jīng)濟意義的道路交通工程中，對路基土強度穩(wěn)定性有較大影響的是自然氣候環(huán)境下凍融。因而，在本工程中選用強度衰減率(公式如下)對各不同加固方案的抗凍穩(wěn)定性做分析比對。

(1)

其中，mi為第i次凍融循環(huán)后強度相對于初始值的衰減率，%；P0為強度初始值，即未經(jīng)凍融試樣的強度，MPa；Pi為不同齡期下凍融穩(wěn)定次數(shù)對應的強度值，MPa。

對于不同的凍融次數(shù)下的強度衰減率各個加固方案有很大差異，單純的采用一個i值進行分析顯然存在誤差，結(jié)果也不具有工程參考價值。因此在進行強度衰減分析的同時，也應采取新的參數(shù)矯正不同加固方案對凍融周期的敏感性(例如：單種材料加固凍融早期強度急劇衰減，而復合材料加固早期強度衰減較慢，此時的mi值顯然不恰當)。在此作者引入凍融穩(wěn)定次數(shù)、抗凍穩(wěn)定系數(shù)這兩個參數(shù)進行加固方案抗凍性能對比。

凍融穩(wěn)定次數(shù)，實驗樣本在凍融實驗中，強度衰減率趨于穩(wěn)定時的凍融次數(shù)。然而凍融穩(wěn)定次數(shù)無法直觀的體現(xiàn)不同固化方案固化鹽漬土抗凍性的優(yōu)劣，故而將凍融穩(wěn)定時強度與初始強度值的比值也就是抗凍穩(wěn)定系數(shù)K作為比對指標，來反映凍融后強度穩(wěn)定的衰減程度，見式(2)：

(2)

其中，K為抗凍穩(wěn)定系數(shù)，%。

因此，可以計算出不同配比、不同齡期的凍融穩(wěn)定次數(shù)及抗凍穩(wěn)定系數(shù)值，分別見表1和表2。

表1 樣本在不同配比或齡期時的凍融次數(shù)

表2 試樣在不同配比或齡期對應的抗凍穩(wěn)定系數(shù)

由表1可知，凍融穩(wěn)定次數(shù)與固化鹽漬土材料的配比無關(guān)，只與其齡期有關(guān)。凍融穩(wěn)定次數(shù)當齡期為7 d時均為3次；14 d為5次左右；28 d均為6次；60 d為8次左右。為在工程中評判方便，建議7 d，14 d，28 d和60 d凍融穩(wěn)定次數(shù)分別采用3次，5次，6次和8次。

由上文中定義的抗凍穩(wěn)定系數(shù)可以得出，該值越大也就是凍融穩(wěn)定時具有較大的強度殘留率，也就表明該加固方案具有較好的抗凍性。由表2可以看出：不同加固方案由于材料不同加固效果相差顯著。而且材料不同強度發(fā)揮的時間不同，導致一些材料早期的加固效果較好，而一些則后期強度較高。如采用單一石灰6%、水泥5%加固方式進行加固的鹽漬土在不同齡期時對應的抗凍穩(wěn)定系數(shù)明顯低于采用混合材料如石灰6%+粉煤灰6%和石灰6%+水泥4%在同齡期時對應的數(shù)值。對于混合材料加固土體，不同的混合材料加固效果也不同。如采用6%石灰+6%粉煤灰混合加固方案的早期抗凍穩(wěn)定系數(shù)低于6%石灰+4%水泥作為加固材料時的值，但是其后期卻明顯高于6%石灰+4%水泥的加固效果。之所以會出現(xiàn)以上實驗結(jié)果是因為水泥主要對石灰+水泥類的早期強度做貢獻，隨著反應的進行，水泥逐漸消耗，強度的增長也變得緩慢。而石灰和粉煤灰類這一加固方案反應較為緩慢，其強度發(fā)揮的時間也會延遲，早期強度小，而后期強度隨著反應的進行不斷的提高。

3 結(jié)語

通過對不同配比、不同齡期的試樣進行凍融循環(huán)研究，取得了以下成果：1)首次提出新的加固抗凍性評價指標：凍融穩(wěn)定次數(shù)和抗凍穩(wěn)定系數(shù)K=Pi/P0×100%。2)進行了不同固化方案的凍融性能研究實驗。并且得出以下成果：

雖然加固材料的配比不同但是齡期為7 d，14 d，28 d和60 d時凍融穩(wěn)定次數(shù)均可分別采用3次，5次，6次和8次；石灰6%+粉煤灰6%、石灰6%+水泥4%作為混合材料進行加固的抗凍性指標優(yōu)于單一材料如石灰6%或水泥5%的加固效果；石灰6%+水泥4%加固方案的早期加固抗凍性高于石灰6%+粉煤灰6%，而后期效果較差。

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Study on frost-resistance of curing chlorine saline soil in Tianjin Binhai new area

Zhao Jun1Li Can2Luo Haoshu3Li Baolai4

(1.ZhongjiaoTongliConstructionCo.,Ltd,Xi’an710075,China;2.ShanxiInstituteofCommunicationalScience,Taiyuan030006,China;3.ShaanxiProvincialCommunicationPlanningDesignandResearchInstitute,Xi’an710065,China;4.EarthquakeAdministrationofShaanxiProvince,Xi’an710068,China)

Taking curing chlorine saline frost-resistance performance in Binhai new region of Tianjin city as the research target, the article identifies merits and defects of curing soil frost-resistance performance by applying two indicators of freeze-thaw stability times and frost-resisting stability coefficient. The research results show that: freeze-thaw stability times and frost-resisting stability coefficient better reflect curing soil frost-resistance performance and have good illustrative quality, and is suggested to be used in engineering.

frost-resistance, freeze-thaw stability times, frost-resisting stability coefficient

2015-01-16

趙 軍(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)09-0065-02

TU448

A