新型固化三合土最优配合比试验研究

2020-07-28句明亮

辽宁省交通高等专科学校学报 2020年2期

句明亮

（中铁十九局第三工程有限公司，辽宁沈阳 110122）

常年以来，石灰在土的固化中发挥着重要作用，但石灰为高污染材料，近些年价格较高，品质不稳定，因此，传统的三合土配合比逐渐被摒弃。本文应用最新型土质固化剂，混合硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、石等，研究其强度最优配合比。分析 7d、28d、90d 的无侧限抗压强度确定固化剂、水泥等材料在土壤中的最佳掺量，以实现工程应用中具有良好的性价比。

1 原材料

固化剂为上海同博材料科技有限公司生产，为无机类固化剂，主要由硫铝酸盐类、早强组分和激发组分等复配而成。试验用土的性质见表1；水泥为亚泰42.5 级的普通硅酸盐；粉煤灰为铁岭热电厂生产的I 级粉煤灰；砂为中砂，细度模数为2.3；碎石为0.5-1cm 石灰岩碎石。

表1 土的物理力学性质

2 试验方法

依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）进行试验。圆柱体试件高∶直径=1 ∶1，压实度 95%，每次成型 9 个。将规定质量混合料分 3 次装入试模，每次用试棒插实，将试模放在框架千斤顶上，加压到上下压柱压到试模后静压 1min，然后放到脱模机上脱模。试件标准养生 6 天浸水 1 天。

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

试验前，将试件表面刮平，记录试件最大压力，计算出试件的抗压强度，结果见表2。

表2 配合比及试验结果

续表

3.2 试验结果分析

从表2 中可知：当无固化剂，即使每立方米中加入200kg 胶材，其7d 抗压强度降低近50%，说明固化剂对抗压强度有明显的贡献。主要原因是：固化剂水化反应生成大量无定型凝胶状CS-H、针棒状结晶 AFt、CaCO3等，能够把土壤固体颗粒包围并粘结在一起形成强度，AFt、碳酸盐等则起支撑与填充作用，从而提高了固化土的强度。

（1）固化组分的影响

选取胶材为 100kg、150kg、200kg，分析固化剂对三合土无侧限抗压强度的影响，见图1。当胶材为150kg 和200kg 时，随着固化组分增加，无侧限抗压强度逐渐增长，当固化剂为2.2kg 时，强度最高，但固化剂从 1.8～2.2kg 强度增长速率比 1～1.8kg 要慢。当胶材为 100kg、固化组分达到1.5kg 时，其强度最高，随后随着固化剂的增加，其抗压强度降低，可能是因胶材数量不足，拌合性不好造成的离散。

图1 固化组分对无侧限抗压强度的影响规律

（2）土含量的影响

如图2，当胶材为150kg 时，随着土的增多，强度逐渐下降，土为70%～75%，强度趋于稳定；当胶材为100kg 时，随着土的增多，强度先增加后减少，再增加，土在 65%～70%，强度趋于稳定；当胶材为 200kg 时，随着土的变化，无侧限抗压强度波动较大，当土在70%出现了最高强度。总体来看，当土在70%时，强度在较高的区间稳定。

图2 土含量对无侧限抗压强度的影响规律

（3）胶材变化的影响

图3 可以看出，当固化组分为1.0kg 时，随着胶材的增加，试块的无侧限抗压强度开始增加不明显，当胶材超过150kg 以后，随着胶材的增加，强度明显提高；当固化组分为1.8kg 时，随着胶材的增加，试块无侧限抗压强度逐渐增加；当固化组分为2.2kg 时，随着胶材的增加，试块的无侧限抗压强度逐渐提高，但当胶材超过150kg 以后，其强度增长率有所降低。