季冻地区土壤固化剂固化土的力学能试验研究

朱春凤 申建 肖波

摘要：针对东北季冻地区的气候条件，本文通过对用土壤加固剂加固的土壤在不同加固剂剂量、不同龄期、不同养生条件下的试验室内抗压强度、抗弯拉(劈裂)强度、抗压回弹模量等进行力学性能试验研究，得出用土壤加固剂加固的土样试件强度，与石灰、水泥等无机结合料稳定土强度比较均增加,将能为以后公路基层基底基层设计及施工提供一定依据。

关键词：土壤加固剂加固剂剂量 无机结合料稳定土力学性能试验研究

Abstract: According to the climatic conditions of the region in northeast cold, through the reinforced soil with soil reinforcement agent in different reinforcement agent dose, different ages, different health conditions of the test indoor compressive strength, flexural (splitting) strengthcompression modulus and other mechanical properties test, draw the soil specimen strength reinforced soil stabilization agent, lime, cement and other inorganic materials stabilized soil strength had increased, and will be able to highway grass-roots base for the futuregrass-roots design and construction to provide a certain basis.

Key words: Soil reinforcement agent Reinforcement agent dose Inorganic binder stabilized soil

Study on Mechanical Properties

中图分类号：Q938.1+3文献标识码：A 文章编号：

近年来，稳定土固化剂作为新型的筑路材料以引起国内外广泛的关注，公路路基层应用稳定土固化剂固化，能够解决石灰、砂石、水泥资源不足、运输困难、节约料场占地等问题，降低了筑路成本，而且属于绿色环保产品，无污染，能够保护自然资源和生态环境，有利于可持续发展。传统筑路材料需求量与资源存量之间、缺砂或石地区公路建设速度及筑路成本与工程造价及建设资金筹措能力之间存在的诸多矛盾将日益突出，因此为稳定土固化剂发展提供了巨大发展空间。本文将采用ZL-1型固化剂对土体进行固化后的实验研究。

1 试验用原材料

为了探讨复合固结土路用性能的客观规律及其实际应用价值，对吉林省农安县及松原地区不同土质进行了大量试验，这里仅以农安地区分布较广的低液限粘土为例，介绍其各种技术指标。所用材料分别是：土壤固化剂为 ZL-1 型，结构用土为农安县某取土场的低液限粘土(Ip=9.7)，两种稳定材料即石灰为双阳产Ⅲ级消石灰，水泥为双阳产的 32.5 级普通硅酸盐水泥。

2 无侧限抗压强度试验

2．1试件成型及养生

成型试验方法按部颁《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-2007）中无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验方法进行，试件规格为直径×高=50mm×50mm。

2．2试验结果

本试验采用不同配合比进行不同龄期的无侧限抗压强度试验，共成试件138 组,试件压实度为 98％。试验结果见表 1，图 1~ 2。

表 1石灰、水泥复合固结土无侧限抗压强度试验结果

图 1不同配合比石灰复合固结土龄期与抗压强度关系图图 2 不同配合比水泥复合固结土龄期与抗压强度关系图

2.3试验结果分析

通过上述实验数据可知，复合固结土路基材料具有以下特点：

(1) 在稳定材料剂量一定的情况下，随着固化剂含量增加，强度有提高的趋势。但固化剂和稳定材料有一个最佳配比，即两种材料只有匹配才能达到最佳效果，对此进行了初步分析，认为 ZL-1 与稳定材料(即石灰、水泥)的比例为 1：200-400 时，混合料试件的强度效果最佳。

(2) 同无机结合料半刚性基层材料相比，复合固结土试件初期无侧限抗压强度高，这在北方冰冻地区将会大大延长有效施工期，为公路建设带来很大的经济效益和社会效益。

(3) 通过试验数据结果表明，不同配合比复合固结土可用于不同等级公路的基层、底基层。

3抗弯拉(劈裂)强度试验结果分析

复合固结土属于新型半刚性基层材料，为了适应重型车及日益增加的交通量需要，满足使用性能要求，这就要求材料具有较高的抗压强度和良好的整体性，而且必须具有很高的抗弯拉能力。为此对不同配合比的复合固结土进行了 180d 龄期的抗弯拉(劈裂)试验，其试验结果如表 3。

表 3 180d抗弯拉(劈裂)强度试验结果分析

3.1 试验结果分析

石灰复合固结土的抗弯拉强度在 0.66MPa～0.82MPa 之间，同规范相比较高，水泥复合固结土在 0.42Mpa～0.58Mpa 之间，接近二灰碎石的抗弯拉强度，比规范中规定的水泥稳定砂砾的抗弯拉强度高。可见复合固结土半刚性基层的抗弯拉性能很好。

4 抗压回弹模量试验结果分析

4.1 抗压回弹模量试验

复合固结土半刚性基层的抗压回弹模量是表征该种材料刚度特性的一种指标，是路面厚度计算中极为重要的参数之一，因此，对不同配合比的复合固结土进行了 180d 龄期的抗压回弹模量试验，其试验结果见表 4。

表 4 复合固结土抗压回弹模量强度试验结果分析

4.2 试验结果分析

水泥复合固结土是目前细粒土半刚性基层材料中抗压回弹模量最高的一种新材料，它的回弹模量值达到 1200～1500MPa，接近当前最好的半刚性基层材料水泥稳定砂砾、二灰碎石的抗压回弹模量值，石灰复合固结土基层的回弹模量约是细粒灰土类半刚性基层材料的 1.25～2.0 倍，值高达 1100～1300MPa。

5.结论

(1) 通过无侧限抗压强度试验，复合固结土试件初期无侧限抗压强度高，对北方冰冻地区将带来很大的经济效益和社会效益。

(2) 在稳定材料剂量一定的情况下，随着固化剂含量增加，强度有提高的趋势。

(3) 复合固结土的抗弯拉强度较高，接近二灰碎石的抗弯拉强度。通过实验数据可知复合固结土半刚性基层的抗弯拉性能很好。

(4) 石灰及水泥复合固结土基层的回弹模量值均有较大提高。

参考文献

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作者简介：朱春凤，1979年出生，2007年毕业于吉林大学，硕士，职称讲师，就职于吉林交通职业技术学院

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。