趙張明

摘 要：在對目前市面上已有的黃土固化材料分析的基礎上，結合關于土壤固化材料的研究經驗，提出了10種左右的黃土固話材料配比方案，并分析其基本參數(shù)優(yōu)選出了最佳配比方案。同時考慮到本固化劑應用的便利性，對不同模數(shù)的硅酸鈉對于固化效果的影響進行了強度試驗研究，從而增加了其應用范圍。

關鍵詞：土壤固化；配比方案；強度

中圖分類號：U4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）02-0098-03

0 引言

由于土壤種類繁多，其液限、塑限等各方面參數(shù)差異較大，因此固化材料對土壤的固化效果也不盡相同。在對目前市面上已有的黃土固化材料分析的基礎上，結合課題組多年關于土壤固化材料的研究經驗，提出了10種左右的黃土固話材料配比方案，并通過其基本參數(shù)（早期的無側限抗壓強度和保水破損情況）優(yōu)選出了4種配比方案。從添加這4種固化劑的黃土所體現(xiàn)出來的力學參數(shù)和路用性能來看，4#固化劑方案所成型的土的各項指標較好，并且成本較低，所以推薦將4#固化材料配比方案作為黃土快速固化劑使用。同時考慮到本固化劑應用的便利性，對推薦固化劑配比方案中的核心材料——不同模數(shù)的硅酸鈉，對于固化效果的影響進行了強度試驗研究[1]，見表1。

1 固化土力學性能研究

1.1 強度試驗

1.1.1 無側限抗壓強度

無側限抗壓強度是反映路面材料強度的基本指標，通過3 d、7 d和28 d的無側限抗壓強度（如表2所示）來最終優(yōu)選出了4個配比方案，分別進行各齡期的無側限抗壓強度、彎拉強度和三軸剪切強度測定，如圖1。

從4條曲線可以看出，在各齡期中配方4#的無側限抗壓強度都是最大的，3d到7d強度增長較緩慢，7d到28d強度增長明顯.而其他三個配方強度不僅較低，且隨齡期增長較緩慢，配方2#的28d強度甚至有所降低。

1.1.2 彎拉強度

材料的彎拉強度對于土類材料來說是一個重要而敏感的設計參數(shù)，因此彎拉強度（如表3所示）必然將作為固化劑優(yōu)選的主要指標。

試驗結果表明（圖2所示），配比方案4#的7 d和28 d彎拉強度都是最大的。配方1#的早期彎拉強度最低，但后期強度增長較快，28 d彎拉強度與4#相近，這主要是配比方案1#中的水泥起了重要作用。

1.2 模量試驗

模量是路面結構設計中的重要參數(shù)，其大小反映了材料在荷載作用下的抗變形能力。通過對添加4種固化材料的土體進行抗壓回彈模量和彎拉模量試驗?？箟夯貜椖Ａ繙y定結果如表4和表5所示。

應力-應變關系曲線（圖3和圖4所示）表明，土體在較大的應力范圍內都具有良好的回彈變形，見表6，這說明土體本身的塑性變形得到了改善。

從抗壓回彈模量的測試結果可知，7d抗壓回彈模量大小的排序為1#＞3#＞4#＞2#，28d抗壓回彈模量的排序為4#＞1#＞2#＞3#。配方1#的7d抗壓回彈模量最大，強度較大的4#抗壓回彈排第三，而配方4#的28d抗壓回彈模量增長較快，遠遠大于其他三個配比[2]。

2 固化土路用性能研究

由于路面材料要經歷大自然氣候的變化，所以影響其耐久性的一種重要指標就是材料的抗凍性?？箖鲂允且砸?guī)定齡期（28 d或90 d）的材料在經過數(shù)個凍融循環(huán)后的飽水無側限抗壓強度與凍前飽水無側限抗壓強度之比來評價的。固化土28 d凍融循環(huán)試驗結果如表7、圖5所示。

從凍融循環(huán)試驗結果看出，經過5次凍融循環(huán)后，2#的質量損失率最低，4#的強度殘留度最大。1#出現(xiàn)凍融循環(huán)過程中質量增加的現(xiàn)象，主要是由于試件飽水后內部含水量增加造成的。

3 添加不同類型的關鍵材料的的固化土強度對比

對于所推薦的4#配比而言，關鍵材料（簡稱“Key材料”）在其中起著非常重要的作用，因此有必要對不同類型Key材料的差異性進行試驗研究，以確保固化劑性能的穩(wěn)定性和應用的便利性[3]。

選用兩種有代表性Key1材料和Key2材料進行強度試驗，其3 d和7 d的無側限抗壓強度如圖6所示。

圖6表明，相比Key1材料（3 d無側限抗壓強度為2.75 MPa，7 d無側限抗壓強度為2.8 MPa），添加2.6%的Key2材料時土體的早期強度更高，強度增長更快。這主要有兩個原因：一是Key1材料不溶于（或微溶于）水，而Key2材料溶于水，可以均勻地分布于土體中以充分發(fā)揮其本身的作用。二是Key2材料具有更強的粘結性。因此綜合各方面的因素，Key2材料被認為是比較理想的4#配比方案的關鍵材料。

4 結語

從固化土的研究現(xiàn)狀中可以知道，以往的固化土研究著重考慮固化劑對土物理力學強度和水穩(wěn)定性的改善，不同的固化劑都不同程度的增強了土的無側限抗壓強度。其中7 d無側限抗壓強度最大值能達到2.56 MPa。所研究的4種固化劑中4#對黃土的加固效果最理想，3 d無側限抗壓強度能達到2.75 MPa，28 d無側限抗壓強度能達到3.48 MPa，充分體現(xiàn)了快速固化的特點。除此之外，還對固化土其他物理力學性質（抗壓回彈模量、彎拉強度、彎拉模量、三軸剪切強度）進行了測定，物理力學性質表現(xiàn)良好。另外，針對特殊的路用性，還對固化土的凍融循環(huán)、抗?jié)B性能、抗磨耗性能、摩擦系數(shù)等路用性能進行的測定，測定結果肯定了固化劑對土路用性能的改善。

參考文獻

[1] CJ/T3073-1998，土壤固化外加劑[S].

[2] CJJ/T286-2018，土壤固化劑應用技術標準[S].

[3] GB/T50123，土工試驗方法標準[S].