WKG1固化淤泥填筑路基性能研究

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查研究的基礎上，系統研究了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律，并通過CBR試驗和無側限抗壓強度試驗，研究了WKG1固化淤泥力學強度隨固化劑摻量的變化規律，為WKG1固化劑在道路工程中的應用提供一定的技術支持。

關鍵詞：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

隨著城市建設的高速發展，沿海城市對濱海地區的開發需求日益增強，然而濱海地區淤泥含水量高，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，違背了建設生態城的初衷[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，更沒有形成相關的技術標準，這就給設計和施工部門的具體操作帶來了極大的困難，導致固化淤泥填筑道路施工無規可依，較好的淤泥處治技術也難以推廣[8]。

因此，本文在以往研究的基礎上，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律。為WKG1固化劑在中國的應用提供一定的技術支持和參考依據。

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，使粘土顆粒表面形成凝結硬化殼；降低土體顆粒電位，促使粘土顆粒凝聚，同時電解質濃度增加，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狀結構，有助于疏松土體的聯結；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，在水化反應過程中，

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

（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，并進一步發生反應。

（3） WKG1能和砂土成分中的二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）發生反應，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凝固，產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） 固化劑的穿透效應可以聚集四周的土壤，形成一個強有力的表面，使其比穩定土壤層更厚實。

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處風干，粉碎結塊，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，用噴水設備往土料上均勻噴灑預定的水量，拌勻后裝入塑料袋內浸潤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超過0.05 g·cm-3，最佳含水量的差不應超過10%，超過上述規定值，應重做試驗，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與淤泥中的水分發生反應，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導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固化淤泥的力學性能，將淤泥置于陽光通風處風干，粉碎結塊，通過5 mm篩，棄掉篩留量后盛入容器。取部分試件測試其風干含水量。以WKG1為固化劑，并按不同摻量（2%、4%、6%、8%）對應的最佳含水量配料；將風干的淤泥與所需水拌和均勻，置于塑料袋內浸潤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時，以CBR試驗結果為基礎，結合WKG1固化劑擊實試驗結果，初步確定該種固化劑摻量為4%～6%時最佳。

4 WKG1固化處治淤泥無側限抗壓強度試驗研究

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

經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限抗壓強度試驗。

根據WKG1固化濱海淤泥無側限抗壓強度試驗結果，可以得出以下結論：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 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，系統研究了其強度隨固化劑摻量的變化規律，得到以下結論。

（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用研究[D].天津：天津大學，2007.

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[6] 樊恒輝，高建恩，吳普特.土壤固化劑研究現狀與展望[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2006，34（2）：141147.

[7] 郭 印，徐日慶，邵允鋮.淤泥質土的固化機理研究[J].浙江大學學報：工學版，2008，42（6）：10721076.

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

[責任編輯：譚忠華]endprint

經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限抗壓強度試驗。

根據WKG1固化濱海淤泥無側限抗壓強度試驗結果，可以得出以下結論：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 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，系統研究了其強度隨固化劑摻量的變化規律，得到以下結論。

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

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經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限抗壓強度試驗。

根據WKG1固化濱海淤泥無側限抗壓強度試驗結果，可以得出以下結論：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 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，系統研究了其強度隨固化劑摻量的變化規律，得到以下結論。

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

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