上海某吹填场地砂土固化试验分析

许冰沁 史旦达 刘文白

摘要：固化方法是目前把转化为可用土资源常用的方法土壤固化剂是一种显著的改变土壤物理力学性能，使之成为相对强度高、收缩量小、压实度高、不会出现“再次泥化现象”的新型工程材料。本文对上海某吹填场地砂土中添加固化剂后形成的固化土在室内开展了一系列工程特性试验研究，并得到了固化土的压缩模量、抗剪强度与掺量、养护龄期之间的关系。根据室内试验结果，就不同固化剂、掺量和养护龄期对加固土压缩模量和抗剪强度的影响进行分析。

关键词：固化剂掺量龄期压缩模量抗剪强度

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

Abstract：Pavement cement as component materials of concrete pavement，its property relates to service life and service level of cement concrete pavement.Through a series of the indoor experiments，the basic mechanical behavior of the solidified sandy soil was studied.The test results show that the modulus of compressionincreases logarithmically withmixing ratio andandshear strengthlinearlyincreases withcuring age.The variation of modulus of compression and shear strength of Hengshasandy soilstabilized by solidified agent WG-K1 and self-definedwith different mixing ratio and curing age are studied through the laboratory experiment in this paper .

Key words：solidified agent；mixing ratio； curing age；modulus of compression；shear strength

1 前言

软土加固的目的是改善土的變形和强度。正在研究与工程上实际使用的加固方法一般可归纳为物理方法， 化学方法、物理—化学方法[1]。就发展趋势来说，物理-化学方法最有前途，可从本质上改变土的工程性质。而固化剂作为一种新型材料，在国内也逐渐被广大工程人员接受和认可。固化技术已在国外开展了一些研究和使用[2，3]，目前在国内的研究正处于起步阶段。因国内许多建设项目分布在软土和不良地区， 对于固化剂加固软土的工程性能的分析则有着非常现实的意义[4]。

本文取用上海某吹填场地砂土， 采用固化剂WG-K1 和自配固化剂， 对其加固土的压缩模量和抗剪强度的变化规律及不同掺量比和龄期时的关系的变化进行了分析。

2 试验条件

2.1 试验用料

试验用料包括固化剂WG-K1、自配固化剂、普通硅酸盐水泥、自来水和土样。

2.2 试样制作及养护

试验土含水率取40%，固化剂WG-K1掺量为0.8%，1.2%，1.5%，自配固化剂掺量为8%，10 %， 12 %，龄期分别为7， 15， 30d。试验中，土和固化剂需在土工搅拌机中搅拌2-3分钟直至拌合均匀。搅拌后的拌合土需填入环刀内塑形，环刀内壁上预先涂上一层凡士林以便于脱模。试验采用养护箱养护，置入20 ℃、湿度96%的养护箱内进行养护直到达到养护龄期。

2.3主要仪器设备

直剪仪， 拉杆式固结仪。

因固结试验快速法可得到与常规试验近似的结果[5] 。所以试验中采用快速法。直剪试验按土工试验方法标准[6]进行。

3 试验结果与分析

3.1固结试验

WG-K1固化土和自配固化土不同掺量的压缩模量见图1和图3。两种固化剂的压缩模量Es与固化剂掺量的关系以对数曲线进行拟合的效果最好，三种龄期下趋势线的R平方值均超过0.99。这表明压缩模量与固化剂掺量的关系可视为对数型增加，对数拟合符合Es后期增速变缓的趋势。

图1WG-K1压缩模量与固化剂掺量关系

图2 WG-K1压缩模量与养护龄期关系

图3自配压缩模量与固化剂掺量关系

图4自配压缩模量与养护龄期关系

WG-K1固化土和自配固化土不同龄期的压缩模量见图2和图4。自配固化剂的三个固化剂掺量下的压缩模量均随着养护龄期的增加而变大，只是增加率有所不同，且研究图容易发现压缩模量增加率存在随着固化剂掺量上升而逐渐减小的规律。这表明养护龄期的增长减小了压缩曲线的斜率，但是随着固化剂掺量的增加，压缩曲线斜率减小的程度有所减弱，说明固化剂掺量越高，三种养护龄期养护的固化疏浚泥的抗压缩变形能力将会越为接近。

WG-K1固化剂的三个固化剂掺量下的压缩模量均随着养护龄期的增加而变大，压缩模量增加率存在随着固化剂掺量上升和养护龄期增加而逐渐减小的规律。这表明养护龄期的增长减小了压缩曲线的斜率而且养护龄期越长斜率越小，随着固化剂掺量的增加，压缩曲线斜率减小的程度有所减弱，固化剂掺量越高，三种养护龄期养护的固化疏浚泥的抗压缩变形能力可能会接近。

3.2直剪试验

WG-K1固化土和自配固化土不同掺量的黏聚力见图5和图7。同一龄期情况下，随着两种固化剂含量上升，15天及30天龄期固化疏浚泥的黏聚力c增加都较明显，7天龄期固化疏浚泥的黏聚力c增加较不明显。相对来说，WG-K1固化剂的增速更快。不同龄期的黏聚力c并不随固化剂含量的增加而均匀变化。自配固化剂含量为10%时，效果较好；WG-K1固化剂含量为1.2%时，效果较好。WK-G1固化剂能力比自配固化剂高。

图5WG-K1黏聚力与固化剂掺量关系

图6 WG-K1内摩擦角与固化剂掺量关系

圖7自配黏聚力与固化剂掺量关系

图8 自配内摩擦角与固化剂掺量关系

WG-K1固化土和自配固化土不同掺量的黏聚力见图6和图8。同一龄期情况下，内摩擦角随两种固化剂含量的增加都未有明显上升趋势，且上扬幅度较小。固化剂含量的增加虽都未能显著增加内摩擦角，但三种龄期条件下的上升幅度不同，在7天至15天时增速较快。因此，两种固化剂对于固化疏浚泥内摩擦角的影响都不显著，且自配固化剂的内摩擦角相对较大。

4 结论

（1） 两种固化剂的压缩模量与固化剂掺量的关系以对数曲线进行拟合的效果最好。

（2） 固化剂掺量越高，固化疏浚泥的抗压缩变形能力将会越为接近。

（3）自配固化剂比WG-K1固化剂压缩性低。

（4） 综合c与两者的比较，WG-K1固化剂的抗剪性能更好。

（5） 自配固化剂含量为10%时，WG-K1固化剂含量为1.2%时，抗剪效果较好。

参考文献：

[1] 龚晓南.地基处理新技术[M].西安：陕西科学技术出版社，1997.

[2] TANGY-ixin， MIYAAKI Y，TSUCHIDT. Practicesof reused dredgings by cement treatment[J].SoilsandFoundations，2001， 41（5） ： 129- 143.

[3]TREMBLAYH，LEROUEILS，LOCATJ. Stabilizationof clayey soils from eastern Canadaat high watercontents [A]. Proceedings of the 3rd International Congresson Environmental Geotechnics[C]. Netherland： AA Balkema Publishers， 1998： 337- 340.

[4] 喻国轩，李淑娥，金明东，陈志明，瞿健.启东地区吹填海砂土改良试验研究[J].施工技术：2014，43（21）：86-89.

[5] 罗来芬.土的固结试验快速法与常规果对比分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程）：2004，10：20 -23.

[6]GB/T50123-1999，土工试验方法标准[S].