固化劑改良土在堤防道路施工中的應用

崔 春 陳德前

（黑龍江省水利第一工程處，黑龍江 齊齊哈爾 161200）

1 前言

通過固化土無側限抗壓強度、水穩性、干濕循環和抗凍性等試驗，對HAS土壤固化劑和奧特賽特土壤固化劑進行較詳細的試驗研究，研究固化土性能與土壤固化劑摻量、齡期、密實度、養護方式之間的變化規律，并將素土和水泥固化土進行比較，以對其強度和耐久性能進行評價，以便得到較為適宜的優化配比。

2 改良前提

為了便于土壤固化劑在水利工程中的推廣應用，試驗中選取了堤防工程中常見的粘性土。土壤固化劑采用HAS土壤固化劑和奧特賽特土壤固化劑。水泥采用水利工程中常用普通硅酸鹽水泥。試樣的制備方法對于素土和固化土基本相似，具體步驟如下：將具有代表性的風干土料用木錘和木碾搗碎，但應避免破碎粒料的原粒徑；試驗前取具有代表性的風干土料，測定其風干土含水率；試驗前，在浸潤過的土料中加入預定數量的水泥或其它固化劑并拌和均勻，在拌和過程中將設計的水加入混合料中，使其達到制件含水率；拌和均勻的加有水泥或固化劑的混合料應在短時間內制成試件，否則所做試驗試塊含水率將不一致。

3 不同初始條件下固化土的強度特性

無側限抗壓強度是判定土壤固化劑性能優劣最重要的指標之一，能較準確地反映試樣的強度特性，應用也最為廣泛。本章也將無側限抗壓強度作為評價固化土性能的關鍵性指標，對各種土壤固化劑進行較為詳細的試驗，并與素土和水泥固化土進行比較，同時針對不同的養護條件、齡期、壓實度、固化劑摻量和試件尺寸等影響因素進行了一系列的對比試驗。

3.1 固化劑摻量對固化土無側限抗壓強度的影響

為了了解土壤固化劑無側限抗壓強度隨齡期變化的發展關系和不同摻量對強度的影響關系，對水泥固化土、HAS固化土和奧特賽特固化土分別進行了齡期3天、7天、14天和28天的無側限抗壓強度對比試驗，同時進行了摻量為6%、12%、16%、25%的對比試驗，從水泥、HAS和奧特賽特土壤固化劑摻入量對固化土的無側限抗壓強度的影響，我們可以得出以下結論：

水泥、HAS和奧特賽特固化土的無側限抗壓強度均隨著固化劑的摻量增加而增大。固化土的無側限抗壓強度在摻量6%到12%時強度迅速增長，摻量12%到25%強度增長比較平緩。

從中我們可以直觀的看出HAS土壤固化劑性能優于奧特賽特土壤固化劑，對土的穩定固化能力遠遠強于水泥，奧特賽特土壤固化劑性能與HAS土壤固化劑接近。

3.2 養護齡期對固化土無側限抗壓強度的影響

從水泥、HAS和奧特賽特固化土無側限抗壓強度與養護齡期關系對比，我們可以得出以下結論：

水泥、HAS和奧特賽特固化土的無側限抗壓強度隨著養護齡期的增長而增大，同時隨著土壤固化劑的摻量增加而增大。

養護齡期從3天延長到7天，固化土的無側限抗壓強度增幅較大，固化土無側限抗壓強度受養護齡期影響較大。

在摻量12%固化土無側限抗壓強度與養護齡期關系對比中，HAS固化土在齡期3天、7天、14天、28天的抗壓強度都是最高的。

3.3 石子摻合料與固化土無側限抗壓強度關系

在土中摻入石子等粗骨料可以有效增加其承載力，為研究石子摻量對固化土強度的影響規律，以HAS土壤固化劑為例，摻入不同比例的石子，混合料配比及試驗結果如下：在固化土中摻入石子，就形成了與混凝土中加入石子所形成骨架相似的受力模式，在最初石子摻量較少時，石子之間的骨架支撐作用較差；在石子達到一定比例時，石子之間形成了相互支撐相互咬合骨架體，這時固化土的粘接、圍護作用就對試塊的無側限抗壓強度起著主要作用。

3.4 養護條件對固化土無側限抗壓強度的影響

道路施工后要進行必要的養護，這是保證路面正常運行的必要步驟，在此研究不同養護條件對固化土強度的影響從試驗結果我們可以看出固化土28天無側限抗壓強度第一種養護條件強度最低，這主要是由于固化土沒有進行保濕養護，造成固化土內部水化不完全，因此不進行保濕養護的固化土抗壓強度最低；標準養護天數從0天到14天時間內，固化土28天抗壓強度隨著標準養護時間延長而增大。

4 不同初始條件下固化土的水穩性

堤頂道路、鄉村公路和公路基層常年暴露于自然環境中，受氣候影響很大。因此實際工程在選用固化材料時，除了力學性能指標外，一般還根據所處地理位置和自然環境的不同，對其水穩性、耐干濕循環能力、抗凍性、抗滲性等耐久性指標提出要求，以保證工程在設計使用年限內安全使用。特別是對于堤頂的防汛道路來說，只有汛期到的時候仍能夠保證汽車正常行走，才能確保防汛指揮的順利進行，所以說路面材料的水穩性尤為重要，固化土在自然環境中，受地表水和地下水的影響，混合料中親水性較強的土粒與水相互作用，吸水后體積膨脹，強度降低，發生浸水軟化現象，影響工程安全和正常使用。因此，水穩性是固化土最重要的耐久性指標之一。

5 不同初始條件下固化土的耐干濕循環能力

固化土受氣候影響，經常處于干濕交替變化狀態，其中的水分不斷變化，引起混合料中親水性強的土粒膨脹或收縮，產生了干濕應力，破壞了固化土的結構，致使其強度和重量降低，影響了工程的正常使用壽命。所以，耐干濕循環能力是固化土耐久性的一個重要指標，它主要受到混合料的性質、壓實度和固化劑摻量等因素的影響。干濕循環試驗是在水穩性試驗的基礎上進行的，通過水穩性試驗我們就可以基本判斷出各種固化土的耐干濕循環能力。

6 不同初始條件下固化土的抗凍性

固化土的抗凍性就是固化土耐凍融循環能力，是指其在自然環境中抵抗凍融循環破壞的能力。固化土這種由松散的土顆粒與土壤固化劑構成的微孔網狀組織材料，受自然條件下凍融交變應力的作用而發生破壞是一種常見的現象。因此，抗凍性也是評價固化土耐久性的關鍵指標之一，它對于我國北方的堤頂公路、鄉村公路和公路基層的設計施工尤為重要。固化土的抗凍性與耐干濕循環能力一樣，主要受到混合料的性質、壓實度及固化劑摻量等因素的影響。

[1]樊恒輝，高建恩，吳普特.土壤固化劑研究現狀與展望，西北農林科技大學報，2006

[2]王忠軍，艾賀申，李國勝.高速公路長壽命路面理論與實踐，河南科技，2006