拓弭水泥土壤加固剂的试验研究

2013-10-11汤洪霞刘鹤寇海磊郭燕文

商品与质量·消费研究 2013年8期

汤洪霞　刘鹤　寇海磊　郭燕文

【摘要】针对开发的拓弭水泥（商品名称）土壤加固剂，介绍了加固剂的固化机理，并对加固剂加固土进行了击实、渗透试验，以及无侧限抗压强度试验。研究结果表明，拓弭水泥对土壤的工程性质无影响；拓弭水泥加土试样随时间增长强度仅提高了10%；拓弭水泥、土和石子掺合在一起的试样随时间增长强度明显提高，提高了近1倍。试验结果为工程应用提供了依据。

【关键词】土壤加固剂；拓弭水泥；加固土；试验研究

一、引言

土壤加固剂是掺加到土中能够与土发生一系列物理——化学反应的添加剂，它能够改善和提高土的工程性质。土壤加固剂加固土是利用产量多、分布广且开采和加工都比较容易的当地土料作为主要原料，在技术和经济上都具有重要意义。

本文研究的是一种粉状土壤加固剂——拓弭水泥（商品名称），拓弭水泥是普通水泥与某元素（一种特殊合成添加物）混炼而成的混合物，此混合物除了具有水泥的特点，还增加了细粒泥土等的固化能力。本文针对拓弭水泥加固剂进行了击实、渗透以及无侧限抗压强度试验研究。

二、试验材料及固化机理

（一）试验材料

试验用的加固剂拓弭水泥是利用某国开发的某元素与水泥（P.O42.5）按质量比1：99掺和搅拌而成。试验所用土样来源于大庆某工地，试验土样的物理性质指标见表1。

（二）拓弭水泥的固化原理及适用范围

固化土壤的基本原理是破坏土壤粒子之间原有的无规则结合形态，使它们重新形成一种致密稳定的网状结构，这种网状结构不可逆转，从而使土壤得到高强度固化。固化过程不受气候、地形以及地质条件的限制，短时间内可达到高强度的收缩密度，不开裂，抗剪强度大。

拓弭水泥的适用范围较广，适用于石子，砂，粉砂，粘土和有机土。拓弭水泥有水泥的性质，但在凝结时间上拓弭水泥自身硬结凝结时间短，不需要养护，和其他水泥相比有一定的优越性。

三、试验过程与结果分析

对试样进行土的轻型击实试验、渗透试验和无侧限抗压试验，得到试样的物理力学指标。根据轻型击实试验得到试验土样的最大干密度为1.51g/cm3，最优含水率为23.6%。采用变水头渗透试验验测得渗透系数k20为2.77×10-7 cm/s，依据《公路土工试验规程》可知试验加固土仍为粉质黏土。无侧限抗压强度试验具体试验情况如下。

（一）试样制备

（1）拓弭水泥加土试样制备由土样的颗粒级配试验结果可知，土样为中粒土。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》，无侧限抗压试验的试样应制备成Ф100×100的圆柱体。首先根据试模尺寸，要求配比（拓弭水泥质量占其与土混合物总质量的8%），及由击实试验测得的最优含水率和最大干密度计算出试样的质量，并计算称取所需土、拓弭水泥及水的质量，将其拌合均匀并采用油压千斤顶将其压入试模中制成所需的试样。

（2）拓弭水泥、土加石子试样制备。由土样的颗粒级配试验结果可知，土样为中粒土。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》，无侧限抗压试验的试样应制备成Ф100×100的圆柱体。首先根据试模尺寸，要求配比（试样按质量比制备，试样中各成分质量占试样总质量的比例分别为0.5-1cm的石子40%，土50%，拓弭水泥10%），及由击实试验测得的最优含水率和最大干密度计算出试样的质量，并计算称取出所需土、石子、拓弭水泥及水的质量，将其拌合均匀并采用油压千斤顶将其压入试模中制成所需的试样。

（二）试验结果与分析

（1）拓弭水泥加土

将试样放入养护室内恒温恒湿养护，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》的相关要求，采用压力机进行试验，分别测取试样龄期为14d和28d的无侧限抗压强度。每组测定的试样为3个，测得龄期为14d和28d的试样无侧限抗压强度数据如表2和表3所示。

根据表2结果，龄期14d的试样的平均抗压强度为1.21MPa。

根据表3结果，龄期28d的试样的平均抗压强度为1.34MPa。

根据表2和表3所得结果比较可知，试样随时间增长强度有所提高，但提高幅度较小，仅提高了10%。

（2）拓弭水泥、土加石子

将试样放入养护室内恒温恒湿养护，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》的相关要求，采用压力机进行试验，分别测取试样龄期为14d和28d的无侧限抗压强度。每组测定的试样为3个，测定所得龄期为14d和28d的试样的无侧限抗压强度数据如表4和表5所示。

根据表4结果，龄期14d的试样的平均抗压强度为2.70MPa。

根据表5结果，龄期28d的试样的平均抗压强度为4.90MPa。

根据表4和表5所得结果比较可知，试样随时间增长强度有所提高，且提高幅度较大，提高了大约1倍。

四、结论