沙漠固化风沙土抗老化性能分析

李圣君 李海军 张 岩

(1.内蒙古呼和浩特市清水河县交通运输局，内蒙古 呼和浩特 011600; 2.内蒙古农业大学能源与交通工程学院，内蒙古 呼和浩特 010010)

沙漠固化风沙土抗老化性能分析

李圣君1李海军2张 岩2

(1.内蒙古呼和浩特市清水河县交通运输局，内蒙古 呼和浩特 011600; 2.内蒙古农业大学能源与交通工程学院，内蒙古 呼和浩特 010010)

采用自制光照设备，对不同固化剂掺量的固化土在不同条件下进行了抗老化试验研究，结果表明：在土样试件烘干情况下，经紫外线照射后，不加纤维时，试件的强度增长较高，加入纤维后，试件在固化剂掺量为10%处达到最高，强度却相对标准件减小；在未烘干条件下，掺加纤维的试件强度未损失，并随固化剂掺量的增加而增加，与不加纤维的试件在强度变化上一致。

固化风沙土，抗老化性，光照试验，纤维，固化剂掺量

中国的沙漠面积较大，沙漠中日照天数占全年的70%以上，平均每天超过8 h，这种情况下导致空气干燥，水分极少，加之地表裸露，地面加热迅速，日照时间长，太阳辐射加强，受紫外线影响，路面易出现老化现象，影响实际路用性[1]。

本文通过自制光照设备，采用紫外线荧光灯UVA-340模拟自然阳光中的紫外光辐射，对不同固化剂掺量的固化土在不同的强度影响因素情况下进行光照试验，分析固化土的抗老化性能。

1 原材料性质

本试验采用内蒙古库布其沙漠中的风沙土，对土样进行相关物理性质试验，根据JTG E40—2007公路土工试验规程规定的技术指标，通过试验验证，各性质均满足要求[2]。

固化剂选用PX固化剂，属于P系列固化剂中的一种，为多种表面活性剂的复配产品，可以使土壤颗粒产生固结，形成永久性疏水的板体结构，水的二次进入困难，土壤变的稳定，不再出现湿陷和冻裂现象[3,4]。

2 试验条件的模拟

试验在正常室外环境下不能保证持续性光照，试验周期较长，外界环境因素多。而自制光照设备可在数天内模拟室外数月光照下产生的影响，缩短试验周期，并且阳光中5%的紫外光(UV)短波是造成材料老化首要光照因素，因此只需模拟短波的UV光即可。所以，本文采用紫外线荧光灯UVA-340作为光源，自制光照设备，模拟阳光中的紫外光辐射。UVA-340可较好模拟波长范围为295 nm～360 nm的光谱，具有稳定光谱，能够快速获得试验结果。表1为灯管参数。

图1为UVA-340灯管和阳光光谱的对比图，阳光中紫外线波长范围为290 nm～400 nm，UVA-340灯管发出的紫外线的波长范围为310 nm～400 nm的光谱，且在340 nm处存在发射峰，则荧光灯管可以模拟日光照射情况。

表1 灯管相关的参数

3 试验方案

采用固化剂掺量为4%，6%，8%，10%，12%，分别掺加纤维和不掺加纤维两组试件，置于UVA-340紫外灯下方50 mm处，在50 h与100 h光照时长下测定试样强度。方案如表2所示。

表2 试验方案

4 试验结果

4.1 掺加纤维与未掺加纤维的强度对比

将养护好的试件进行完全烘干，放入抗老化设备中进行试验，根据JTG E40—2007公路土工试验规程技术指标，采用无侧限抗压强度试验，测其强度[5]。试验结果如图2所示。

由图2可知，试件的强度随固化剂掺量的增加而增加。加纤维的试件强度在掺量10%处形成拐点，表现为先增加后减小，但总体强度发生衰减，在强度最高的10%处，强度从标准件的2.827 MPa降到了2.562 MPa，衰减了9.3%。而不加纤维的试件，强度明显增加，在掺量10%处，强度从标准件的1.655 MPa升高到3.331 MPa，增大了101%。

原因是不加纤维的试件烘干后水分散失，经紫外线照射，表面变的紧密，内部颗粒排列紧凑，则强度升高；加入纤维的试件，由于纤维的作用，颗粒之间的粘结力增加、粒子之间互相牵制，阻碍了颗粒的收缩，强度反而下降[6]。

4.2 不同光照时长的强度对比

图3为试件光照100 h后的结果：与光照50 h相比，强度变化相同，加纤维时，强度随着固化剂掺量的增加而增加，在10%处最高，但10%以后强度开始下降。

如表3所示为不加纤维时在50 h,100 h光照下强度比较：得出光照100 h增加幅度较大，试件中的颗粒排列更加紧密，强度也随之增加。

表3 光照50 h,100 h比较

表4为加纤维情况下的试件在50 h,100 h下强度比较，在强度最高的10%处，强度较标准件均有损失，且100 h光照比光照50 h后的强度损失略大。

表4 加纤维光照50 h,100 h比较

4.3 未烘干条件下的强度

考虑到水分对试件强度的影响，将上述试验在未烘干情况下进行，对试验结果分析，结果表明试件未烘干时，不加纤维与加纤维情况下，试件强度受水影响较大，纤维作用没体现出来，粒子之间的牵制作用减小，在50 h～100 h光照下，掺加纤维的试件强度未损失，并随固化剂掺量的增加而增加，两种情况强度变化基本一致。

5 结语

本文通过对固化土进行光照试验研究，得出了固化土在光照条件下强度变化关系，分析了固化土在不同条件下的抗老化性。得到以下结论：1)土样试件烘干情况下进行光照，不加纤维时，试件强度增长较高；加入纤维后，在固化剂掺量为10%处达到最高，强度却较标准件下降23.5%。2)光照100 h与50 h的强度变化趋势相近，光照时长对强度变化影响较小。3)未烘干条件下，掺加纤维的试件强度未损失，并随固化剂掺量的增加而增加，与不加纤维的试件在强度变化上一致。

[1] 耿宽宏.中国沙区气候[M].北京：科学出版社,1986.

[2] JTG E40—2007,公路土工试验规程[S].

[3] 于 浩,李 驰.风沙土固化及固化路基耐久性试验研究[D].呼和浩特：内蒙古工业大学硕士学位论文，2010.

[4] 沙爱民，卓建平.道路固化剂的研究[D].西安：长安大学硕士学位论文，2004.

[5] JTG E51—09,公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

[6] 谭雪琴.固化剂稳定风积沙路用性能研究[D].西安：长安大学硕士学位论文,2006.

Analysis on anti-aging performance of desent solidified sandy soil

Li Shengjun1Li Haijun2Zhang Yan2

(1.MongoliaHohhotQingshuiheBureauofTransportation,Hohhot011600,China; 2.CollegeofEnergyRources&TransportationEngineering,MongoliaUniversityofAgriculture,Hohhot010010,China)

This paper uses the homemade lighting equipment, stabilized soil of different dosage of curing agent anti-aging experiments under different conditions, the results show that under the condition of soil sample specimen to dry, after uv irradiation, without fiber, the strength of the specimen growth is higher, after adding fiber, specimen reached the highest at 10% curing agent strength but was down from standard parts. Under the condition of not drying, adding fiber strength of specimen is not damage, and increases with the increase of curing agent content, and do not add fibre specimen on the intensity change.

solidified sandy soil, aging resistance, light test, fiber, dosage of curing agent

1009-6825(2017)22-0078-02

2017-05-23

李圣君(1983- )，男，硕士，工程师

U419.91

A