PAM路基土性能評價

王麗麗 高奧東 秦圓賀 許斌

（1.石家莊市交建高速公路建設(shè)管理有限公司西阜分公司，河北 石家莊 050000；2.中路高科（北京）公路技術(shù)有限公司，北京 100000）

一、引言

本文將對比3種土壤類型在經(jīng)過PAM處理前后的無側(cè)限抗壓強度、耐磨耗性能和抗沖刷性能，探討PAM用于道路土壤處理中的可行性。

目前，國內(nèi)低等級路面的瀝青層通常鋪設(shè)在未經(jīng)處理的原狀土壤或未篩分的骨料層上，使用壽命非常短，成本很低，資源浪費嚴重。傳統(tǒng)技術(shù)一般通過水泥基添加劑穩(wěn)定路面材料，提高路面材料性能，延長路面結(jié)構(gòu)使用壽命，但其施工時間和有關(guān)成本較高，且瀝青表層產(chǎn)生反射性裂縫的風(fēng)險也較高；非傳統(tǒng)穩(wěn)定劑聚合物的性能在降低材料的滲透性、提高耐久性及環(huán)境可持續(xù)性方面的優(yōu)勢，相較傳統(tǒng)穩(wěn)定劑聚合物而言更加突出[6，7]。

二、試驗設(shè)計

（一）原材料

分別選取A、B、C3種不同地點不同種類的土壤樣品，如表1所示。

表1 3種土壤類型的物理性質(zhì)

試驗使用的聚合物添加劑為人工合成的可溶性陰離子PAM，粒狀外觀，中等電荷密度約為18%，高分子量通常為12mg/mol～15mg/mol，無毒可溶于水，比重0.8，25℃時PH值為6.9。

（二）試件制作

根據(jù)廠家建議的摻拌PAM劑量，首先采用重型擊實法確定3種土壤試樣的最佳含水量和最大干密度，把PAM溶于一定量的水中，并與3種土壤試樣充分拌和；其次把充分拌和的樣品保存在密封的塑料袋中，在室溫下儲存24小時；最后把充分拌和的土壤試樣按照事先確定的最佳含水量和最大干密度采用重型壓實法成型3種土壤的圓柱體試件。

試件壓實后取出，在溫度為25±1℃、相對濕度為50±0.5%的養(yǎng)護室中養(yǎng)護1天，用塑料保鮮膜密封放置14天，成型摻拌PAM的試件為實驗組（Tr）；未摻拌PAM的原土壤圓柱體試件作為試驗對照組（Un）。

（三）無側(cè)限抗壓強度試驗

把成型的試件分為干燥組和浸泡組，分別進行無側(cè)限抗壓強度試驗。第一組試件在養(yǎng)護后立刻進行無側(cè)限抗壓強度試驗。第二組試件在養(yǎng)護結(jié)束后將其側(cè)放在25.4mm的水中30min。浸泡后，試樣需單獨放置5min以去除多余水分后再進行無側(cè)限抗壓強度試驗。

（四）耐磨耗試驗

耐磨性試驗采用自制的耐磨試驗儀，把試件固定在儀器上，用刷子接觸試件并施加一個固定荷載，使試件勻速轉(zhuǎn)動500次，試件在刷子的作用下會產(chǎn)生掉粒現(xiàn)象；將掉落的顆粒收集烘干稱其質(zhì)量，同時稱重刷過的樣品，并記錄質(zhì)量損失占原始質(zhì)量的百分比，以此模擬長期交通的磨損作用。

（五）抗沖刷實驗

把試樣放置在侵蝕儀中，承受1m的恒定水頭，以模擬路面上的水流。把試樣置于水流中5min，然后放置在干燥的架子上5min，以排除試件內(nèi)部的水分。最后把試樣在烘箱中干燥至恒定質(zhì)量，并記錄質(zhì)量損失占原始質(zhì)量的百分比。

三、試驗結(jié)果與分析

（一）無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果

經(jīng)PAM處理后，所有土壤類型的無側(cè)限抗壓強度均有所增加。試驗結(jié)果顯示，經(jīng)PAM處理后的A、B類土壤試件的無側(cè)限抗壓強度增加顯著，經(jīng)PAM處理后的C類土壤試件強度增加幅度較低。干燥試件的無側(cè)限抗壓強度的增長率分別為26.8%、19.4%和11.6%。由于A、B和C類土壤的細集料含量分別為10%、24%和50%，可認定PAM在處理細集料較少的土壤時更有效。

經(jīng)水浸泡后，Tr、Un組試件的無側(cè)限抗壓強度值都有所降低。所有未經(jīng)PAM處理的A、B類和C類土壤的強度損失分別為65.8%、79.6%和67.0%。而經(jīng)PAM處理的3種土壤強度損失均較小，分別為49.5%、57.3%和42.4%。說明用PAM處理土壤可以顯著抵抗水損害，特別是對于含有較少高塑性細顆粒的土壤。可以推測出這種聚合物能夠很好地密封土壤的內(nèi)部孔隙，防止水分滲入內(nèi)部孔隙。

（二）耐磨耗試驗結(jié)果

當(dāng)試件旋轉(zhuǎn)250次時，質(zhì)量損失最大的是A類土壤，質(zhì)量損失最小的是C類土壤。由此可見，質(zhì)量損失與土壤中細顆粒的數(shù)量緊密相關(guān)，3種土壤耐磨性順序是A類土壤>B類土壤>C類土壤。與未經(jīng)PAM處理的樣品相比，經(jīng)PAM處理的樣品的耐磨性呈現(xiàn)出有規(guī)律的增加。在250轉(zhuǎn)結(jié)束時，A型和C型土壤的耐磨性顯著提高，平均分別為45.1%和60.9%，而B型土壤的耐磨性僅提高38.1%。增加刷載轉(zhuǎn)數(shù)至500次時也并沒有改變樣品耐磨性的變化趨勢。當(dāng)旋轉(zhuǎn)500次時，A、B和C型土壤的質(zhì)量損失分別為48%、23.5%和59.3%。

（三）抗沖刷實驗結(jié)果

3種土壤類型的未經(jīng)PAM處理試件和PAM處理試件，由于水流侵蝕所造成的質(zhì)量損失差異非常明顯。與未經(jīng)過PAM處理的試件相比，經(jīng)PAM處理后的C類土壤的質(zhì)量損失減少量最大達94.5%，其次是A和B類土壤，分別減少了79.3%和70.3%。質(zhì)量損失的減少與試件土壤中細顆粒的含量密切相關(guān)。聚合物的加入提高了試驗材料的抗水侵蝕性，增加了其在施工階段暴露于降雨中的穩(wěn)定性。