周子兵

(黑龍江省隆興公路勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司)

土壤固化劑在公路工程路面基層中的應(yīng)用研究

周子兵

(黑龍江省隆興公路勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司)

摘 要：介紹了加入土壤固化劑的固化土的路用性能。

關(guān)鍵詞：土壤固化劑;路面基層;應(yīng)用研究

根據(jù)固化劑穩(wěn)定土需要摻入一定比例的石灰或水泥作為催化劑的特點(diǎn)，參照現(xiàn)行規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，固化土基本屬于半剛性基層的范疇。因此，按半剛性基層的相關(guān)要求來進(jìn)行固化土的室內(nèi)試驗(yàn)研究是可行的。

1 固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

為了能夠篩選出一種路用性能相對(duì)良好且較為經(jīng)濟(jì)的固化土配合比類型，保證配合比的完整性、連續(xù)性和科學(xué)性，課題組根據(jù)無機(jī)結(jié)合料的不同分別進(jìn)行了三大系列的配合比試驗(yàn)，即“素土+固化劑”、“石灰+固化劑”系列和“石灰+水泥+固化劑”系列，再對(duì)每個(gè)系列按無機(jī)結(jié)合料含量的不同分三種配合比進(jìn)行試驗(yàn)。

1.1 素土+固化劑

在納入研究的三種固化劑中，“素土+固化劑”的配合比試驗(yàn)僅針對(duì)ISS固化劑，固化劑摻量為固化劑0.3 L/m3，試件成型并養(yǎng)生6 d浸水1 d后全部破壞，無法測(cè)定其飽水后的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)表明，在不添加無機(jī)結(jié)合料的情況下，固化土的水穩(wěn)定性較差，浸水1 d后試件強(qiáng)度基本喪失，若在荷載作用下其強(qiáng)度損失速度會(huì)更加迅速，因而，在素土中直接加入固化劑作為路面基層是有很大困難的。

1.2 無機(jī)結(jié)合料+固化劑

實(shí)驗(yàn)過程中，按“石灰+固化劑”、“水泥+石灰+固化劑”兩個(gè)系列進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，前者按石灰劑量6%、8%、10%三個(gè)配合比進(jìn)行試驗(yàn)，后者按石灰4%，水泥按2%、3%、4%進(jìn)行試驗(yàn)，其中石灰劑量取固定值，可以較為方便地判斷水泥劑量的變化對(duì)強(qiáng)度的影響。石灰的作用不但可以降低土的含水量，還可以增加固化土拌和的和易性。課題組未開展水泥穩(wěn)定固化土研究基于兩點(diǎn)原因：一是只要不斷提高水泥劑量，強(qiáng)度總會(huì)達(dá)到要求的設(shè)計(jì)值;二是水泥易致固化土產(chǎn)生較為嚴(yán)重的收縮裂縫。

固化劑摻配量ISS按0.3 L/m3壓實(shí)方摻配，路特固按0.22 L/m3壓實(shí)方摻配，吉林中路按固化土質(zhì)量的萬分之二摻配。石灰采用二級(jí)石灰，水泥采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。各種固化劑的試驗(yàn)結(jié)果列于表1～3之中。

表1 ISS固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果

水泥標(biāo)號(hào)采用42.5級(jí)時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果列于表4中(以路特固、吉林中路為例)。

為了驗(yàn)證固化劑對(duì)于穩(wěn)定土強(qiáng)度的提高程度，同時(shí)開展了對(duì)比試驗(yàn)，比較有無固化劑的情況下，石灰穩(wěn)定土、水泥石灰綜合穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的變化狀況，并以此研究固化劑的實(shí)際表現(xiàn)效果。在對(duì)比試驗(yàn)中，采用的材料及配合比和有固化劑的穩(wěn)定土相同，不摻固化劑的試驗(yàn)結(jié)果列于表5中。

表2 路特固固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果

表3 吉林中路固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果

表4 42.5級(jí)水泥固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果

表5 不摻固化劑的穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果

2 固化土凍融試驗(yàn)

凍融試驗(yàn)是為了研究路面基層在凍融的反復(fù)作用下其強(qiáng)度和穩(wěn)定性的變化情況，用以判斷路面基層抗凍性能的試驗(yàn)。試驗(yàn)方法以28 d的固化土基層材料在經(jīng)過5個(gè)凍融循環(huán)以后的飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與凍前飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比值來評(píng)價(jià)，比值越高，抗凍性越強(qiáng)，反之則抗凍性能越弱。固化土基層凍融試驗(yàn)一個(gè)凍融循環(huán)的試驗(yàn)步驟為養(yǎng)生齡期結(jié)束前一天，將試件在室溫下飽水24 h，將飽水后的試件從水中取出，拭干表面的水分、稱重，量測(cè)試件高度，然后將試件放入恒溫冰箱，冷凍至-18℃，保持冰凍16 h，取出經(jīng)過冰凍的試件稱重、量高，放入室溫為20℃的水槽中融化，保持8 h，然后取出拭去表面水分，稱重后重復(fù)上述步驟進(jìn)入第二個(gè)凍融循環(huán)。固化土凍融試驗(yàn)采用養(yǎng)生期為28 d的試件，凍融循環(huán)次數(shù)采用5次。

通過試驗(yàn)，兩試驗(yàn)路的試件經(jīng)過5次循環(huán)以后，均出現(xiàn)了一定程度的破壞，石灰土和水泥石灰土原樣與固化土試件的破壞程度基本一致。

3 結(jié)語

(1)室內(nèi)試驗(yàn)表明，純粹采用固化劑穩(wěn)定低液限粘土，在不添加其他任何無機(jī)結(jié)合料如石灰、水泥的情況下，固化土的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性均不滿足路用要求，不適于用作路面基層。固化土必須在無機(jī)結(jié)合料的催化作用下，其強(qiáng)度和水穩(wěn)定性才能得到保證。

(2)固化劑對(duì)穩(wěn)定土的強(qiáng)度有一定程度的提高(特別是早期表現(xiàn)最為明顯)，但不足以使石灰土、石灰水泥綜合土的強(qiáng)度有突破性提高，增長幅度是有限的。

(3)在石灰類固化土中，石灰劑量的增加與其強(qiáng)度不完全正相關(guān)，當(dāng)石灰劑量達(dá)到10%時(shí)，土壤固化劑的固化效果受到了一定的影響;在水泥石灰類固化土中，隨著水泥劑量的增加或標(biāo)號(hào)的提高，其強(qiáng)度有較快的增長。

(4)在抗凍能力方面，固化土與普通穩(wěn)定土相比，均隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，抗凍性能逐漸下降。實(shí)驗(yàn)還表明，石灰類固化土的抗凍性明顯弱于水泥石灰綜合固化土的抗凍性，其差異在于水泥的存在提高了固化土的抗凍能力，同時(shí)，塑性指數(shù)較低的粘性土其抗凍性優(yōu)于塑性指數(shù)較高的粘土。

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中圖分類號(hào)：U416.214

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1008-3383(2011)08-0009-01

收稿日期：2011-03-02