用加固剂加固北京地区粉土的应用研究

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1、用加固剂加固北京地区粉土的应用研究杨丽英(北京市公路局公路设计研究院)　　摘要本文对两种粉状加固剂加固粉土的性能进行了试验分析并通过修筑试验路说明影响加固土力学特性的因素，文中还对加固土的性能进行试验分析，并得出相关结论。　　关键词加固剂加固粉土试验分析相关结论　　目前，我国公路工程中普遍使用加固土，通过在土中掺加无机结合料形成半刚性材料以综合提高土的强度、刚度和稳定性。我国使用较多的无机结合料是石灰和水泥，由此形成的石灰土、水泥土、石灰粉煤灰土由于技术性能优良、施工简单且价格低廉近年来在高等级公路中得到推广，并广泛应用于土基表层、基层

2、、底基层和垫层中。在国外应用较多的是水泥土。　　近年来，随着公路建设规模的不断扩大，在公路建设中遇到的土质情况也千差万别，因此各种特殊土的处理日益引起人们的关注，这些不良土质有的路用性能差，如粉质土遇水不稳定，粘性土膨胀性大，有的土不易施工，如过湿土、重粘土，对这些特殊土使用石灰、水泥进行加固效果不理想。在这种情况下，土壤加固剂开始引起工程技术人员的关注。　　国外发达国家对土壤加固剂的研究起步较早，他们从环境保护的角度出发，从电化学原理入手，综合土壤力学、土壤化学、有机高分子化学、化学工程、材料工程、环境工程等多学科知识，形成一跨领域的交叉科

3、学－土壤加固学。美国、日本、加拿大、南非等国都从各领域的基本要求出发，研制出适合不同要求、不同土质情况的加固剂。这些加固剂在各国都得到应用，结果表明：使用加固剂，可以节约能源、节省投资且施工快捷，因而加固剂在国外发达国家已形成相当的产业规模，取得巨大的经济效益和社会效益。近几年，随着我国公路发展速度的加快，许多国外加固剂开始向国内推广,我国许多省市也采用进口加固剂修筑了不同等级的公路，取得了宝贵的经验和教训，但由于我国经济水平的制约、土质情况的差别、道路标准的差异、试验手段的不同，这些进口固化剂在我国并没有大规模的应用。近年来，国内工程技术人

4、员开始自主研究开发适合我国国情的固化剂,经过几年的发展，国产固化剂逐渐形成一定的规模，许多品牌的固化剂开始在国内推广应用，并取得良好的效果。　　一、加固剂的分类　　加固剂种类繁多，加固机理也有所差异，但从总体上看，加固剂按形态的不同，一般可分为两类：　　液粉加固剂：一般由无机盐配制的溶液，辅以石灰、水泥等材料，能改善土的技术性能的液粉和粉状材料。道路中使用的该类加固剂要求溶液中固体含量不大于3%，不得有沉淀或絮状物。　　粉状加固剂：由粉状无机盐、石灰、水泥等不同材料混合而成的混合材料。我国自行研制开发的粉状加固剂中掺加活性材料以有效地提高土

5、的性能，该类加固剂的细度应控制在0.075mm标准筛且筛余不超过15%。　　二、加固剂的加固机理　　我国国产加固剂一般属于粉状加固剂范畴。国内加固剂的研究大多是从水泥的加固机理出发，通过在各种基质材料中添加各种特殊的高分子材料，如早强剂、激发剂、保水剂等以达到提高土的路用性能的目的。虽然加固剂配方不同，成分各异，但加固机理大同小异，一般认为其作用机理为：当固化剂与含有一定水分的土混合后，即发生一系列物理化学反应，首先在土中大量形成富含结晶水的针状结晶体穿插在土颗粒空隙之间形成强度骨架，其次硅酸盐类水化物填充在骨架之中，使固化体系进一步密实，

6、最后在各种激发剂的强烈作用下，加固剂和部分土颗粒参加化学反应，使加固土具有不可逆的良好的耐久性。　　液粉加固剂的加固机理多是基于电化学机理，各种加固剂溶于水后形成水溶液，喷洒于土中，加固剂包覆于土颗粒周围，同时使土中的胶质电离，失去表面阳性，使之无法吸收水分，从而提高土颗粒之间的吸附力，与此同时形成结晶盐，从而综合提高土的性能。　　为了研究加固剂的路用性能，我们对两种粉状加固剂和一种液粉加固剂加固粉性土的效果进行了试验分析。本次试验选用的素土是北京地区常见的粉性土，该类土性质不稳定，尤其是水稳性不好，干燥时质地坚硬，遇水容易滑塌，在该类土地区

7、修建公路，其稳定性成为我们必须考虑的问题，同时该种土不易压实，因此，针对该类土一般都需要进行加固。　　三、粉状加固剂加固土性能试验　　试验中选用的素土采自兴业路路基土,加固剂选用北京生产的两种固化剂GB-0和B-4,固化剂掺量选用6%。　　1.土的基本参数　　一般情况下,掺加固化剂后土的最大干密度增大而最佳含水量降低,本次试验结果也符合这一规律。　　2加固土的强度与刚度性能试验　　(1)加固土的7天强度　　加固土的7天强度是进行材料组成设计和施工质量检验的重要指标，它主要是用于进行基层、底基层材料组成设计时评价材料的质量和性能，同时

8、也作为施工过程中质量检验与评定的重要指标之一。　　为了比较加固剂对该类土的加固效果，试验中采用石灰加固土和水泥加固土进行对比试验。石灰选用首钢自产生石灰粉，石灰等