沈阳地区固化土力学性能试验研究

张书立

（辽宁省交通建设投资集团有限责任公司 沈阳市 110166）

沈阳地区固化土力学性能试验研究

张书立

（辽宁省交通建设投资集团有限责任公司 沈阳市 110166）

固化土技术能够实现就地取材，具有工艺简单、造价低、节能环保的特点，是解决低等级道路建筑材料短缺的有效方法。详细分析了沈阳周边地区分布风积砂和粉土的工程性质，采用中路系列固化剂进行固化土性能试验，获得其力学性能指标，为该地区固化土的应用提供数据支撑。

路基；土壤固化剂；风积砂；粉土

固化土路面基层、底基层材料，以土为基本材料，使得道路建设实现就地取材，不仅减少了砂石的用量还节省了大量的运输费用，作为人工合成材料筑路新技术还具有施工工艺简单、工程造价低等优点，因而在各级公路及市政道路基层、铁路路基、建筑地基、水利等方面均有广阔的应用前景，其经济效益和社会效益非常显著。

针对沈阳周边地区广泛分布的风积砂和粉土，采用中路系列固化剂进行固化土分析，通过试验获得固化土的路用性能指标。

1　原材料试验

（1）低液限粉土

试验采用的粉土取自沈阳市浑南地区，其物理性质试验结果见表1，颗粒组成见表2。

表1　粉土的物理性质

表2　粉土颗粒组成

（2）风积砂

风积砂取自沈阳周边法库地区。

表3　风积砂土物理性质

（3）水泥

采用沈阳山水工源水泥有限公司生产的工源牌325级矿渣硅酸盐水泥，水泥性能见表4。

表4　水泥的材料性能

（4）固化剂

2)加入特征点的TIN优化法：本方法是对离散等值线直接生成法的优化，采用加入特征点的方法来消除“平三角形”。

实验用固化剂采用吉林中路新材料有限责任公司开发的中路3号固化剂。中路系列固化剂能中和土颗粒表面的电荷，减薄双电层的厚度，加强混合料化学和物理反应的过程，使混合料生成稳定的结晶—缩合结构。

2　实验方案及配合比

考虑不同的混合土比例、不同结合料比例和不同固化剂类型对固化土性质的影响，ZL-3固化剂的掺量为结合料的0.15%。配合比方案如表5。

表5　试验用配合比

3　实验结果

3.1标准击实试验

试验中固化剂用量很少，对固化土的击实结果影响很小，因此采用不同混合土比例、结合料为7%水泥的方案进行标准击实试验，测试最佳含水量和最大干密度。

表6　标准击实试验结果

3.27d无侧限抗压强度

表7　不同配合比7d无侧限抗压强度平均值

当黏土质砂与低液限黏土的比例为1∶1时，7%水泥掺量下的强度达到1.81MPa，ZL-3固化剂对混合土样的强度提高有效果。在不添加ZL-3固化剂的条件下，将在结合料中采用石灰代替部分水泥，7d无侧限抗压强度有所降低。当添加了ZL-3固化剂后，用石灰代替部分水泥，强度得到明显提高，可见固化剂的添加，促进了石灰作用的发挥，提高了强度指标。

在土样1∶3比例时，水泥、石灰为5%、2%综合稳定土的抗压强度均大于7%水泥单独固化，说明随着混合土中黏性土颗粒含量的增加，水泥、石灰的综合固化显示出对黏性土的优势，强度提高明显。而同样1∶3比例下的土样，水泥、石灰为5%、2%综合稳定土的强度平均高于水泥、石灰为4%、3%综合稳定土的强度，证明虽然结合料石灰的加入有益于提高综合稳定混合土样的无侧限抗压强度，但是也并非呈现完全的正相关性，添加石灰的比例过量反而会使抗压强度下降，所以，综合考虑强度指标和经济性，水泥∶石灰=5∶2的比例被认为是比较合理的。

而从7d强度和辽沈地区的土质分布情况综合考虑，采用黏土质砂∶低液限黏土=1∶1的混合土样，固化剂选用液态ZL-3固化剂，进行不同龄期强度试验。

3.3不同龄期无侧限抗压强度

无侧限抗压强度试验简便，能较快速准确地反映试件的强度特性，应用最为广泛，试验方法也较为成熟。试验采用前文所述的1-1、1-2号配合比方案，制件按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51-2009）中无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）（T0843-2009）制作50mm× 50mm的小试件，压实度标准为97%，并进行标准养生，养生期最后均浸水1d，采用应变式路面材料强度试验仪进行试验，结果见表8。

表8　不同龄期无侧限抗压强度

从表8和图1可见，无论7d、28d和90d强度，添加ZL-3固化剂的配合比方案强度都有所增加。7d、28d和90d强度，添加ZL-3固化土与不添加固化剂的方案相比，强度分别提高了6.1%、15.1%和9.6%，可见ZL-3固化剂对混合土强度的影响在龄期为28d左右最为明显。施工初期，固化剂与水泥和混合土的相互作用逐渐发挥，强度值较低，但随着龄期的延长强度提高较明显；龄期达到28d之后，强度增加幅度逐渐减小。与普通固化土相比，添加ZL-3固化剂后，前期强度增加较快，强度值明显提高。

3.4劈裂强度

采用1-1、1-2配合比方案进行劈裂强度试验。

表9　不同配合比劈裂强度

ZL-3可有效地提高1∶1混合土的劈裂强度，可提高5倍多，达到1.63MPa，证明了固化剂在提高基层材料抗拉裂性能上效果十分明显。试验组变异系数都在0.1以上，说明劈裂强度的试验较无侧限抗压强度试验的离散性大，必要的时候应该增加试验试件的数量保证结果的可靠性。

3.5抗压回弹模量

基层作为公路的主要承重层必须具备足够的强度和刚度才能抵抗行车荷载的作用，避免产生过大的变形与破坏。因此合适的刚度是选择基层材料的一个重要条件。

采用配合比方案1-1、1-2进行抗压回弹模量试验，结果如表10。

表10　不同配合比抗压回弹模量

不加固化剂水泥稳定1∶1混合土的抗压回弹模量最小只有271.71MPa，固化剂的加入对回弹模量值的提升有良好效果，提升接近3倍达到737.42MP。

4　结语

通过对不同比例固化混合土性能的试验研究，获得了其力学指标。试验结果表明，针对沈阳地区混合土，在添加ZL-3固化剂之后，力学性能得到提高，可达到二级公路道路底基层或基层的技术标准，解决上述地区筑路材料缺乏、运距远、费用高的问题。

［1］ 中华人民共和国建设部.CJ/T3073-1998土壤固化剂［S］.北京：中国标准出版社，1998.

［2］ 李军.固化剂固结土路面基层在季冻区的应用研究［D］.长春：吉林大学，2008.

［3］ 王万峰.东北地区固化剂稳定土路面基层应用研究［D］.长春：吉林大学，2007.

［4］ 王树娟.掺风积沙水泥复合土力学性能的研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2012.

［5］ 中华人民共和国交通部.JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2000.

［6］ 杨宏宇.土壤固化剂在公路基层底基层中的应用［D］.西安：长安大学，2013.

［7］ 王大宝.土壤固化剂稳定细粒土路用性能试验研究［D］.郑州：郑州大学，2010.

Experimental Study on Mechanical Properties of Stabilized Soil in Shenyang

ZHANG Shu-li
（Liaoning Provincial Communications Construction&Investment Group Co.，Ltd.，Shenyang 110166，China）

As an effective method to address the shortage of low-grade road construction material，solidified soil technology enables local materials，has a simple process，low cost and energy saving features.Detailed analysis of the surrounding areas in Shenyang distribution of aeolian sand and silt were carried out.The solidified soil performance using the middle series of curing agent were tested to obtain their mechanical properties.The results provide data support for the application of the stabilized soil in Shenyang area.

Roadbed；Silt；Soil stabilizer；Aeolian sand

U414.03

A

1673-6052（2016）03-0062-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.03.019