陶秀玉1,李兴兵2,向　东1,杨小凤1

(1.山东水利科学研究院,山东济南250013;2.江苏鸿基岩土工程有限公司,江苏扬州225002)

摘要:通过对几种常用固化剂开展室内试验研究,测试其物理力学性能指标,分析同一固化剂不同掺入比 或同一掺入比不同固化剂对于混合物(固化剂和土)的物性指标的影响,为深层搅拌桩提供一种新型固化材 料.试验结果表明:在粉砂壤土中,搅拌桩的固化剂采用水泥和土壤固化剂比单纯采用水泥固化剂进行地基 加固效果好.

关键词:固化剂;掺入比;物性指标;效果

中图分类号:TQ314.256　文献标识码:A

1　试验整体方案

深层搅拌桩墙体在水利工程中被用来防渗、挡 水,大多用于透水地基,而透水地层多为砂土或壤 土,因此室内试验选用2种土料———砂土和壤土.砂 土以水泥作为固化材料,按掺入比8.0%,12.0% 19.0%,22.0%进行对比试验;壤土以水泥、粉煤灰 化学石膏和土壤固化剂等4种材料作为固化剂,按 同一掺入比12%进行对比试验;从4种固化材料中 选择一种物理性能较好的固化剂,进行多组掺入比对比试验.

2　水泥土试验

2.1　试验目的和方法

为了了解水泥掺入比对于砂土的强度、渗透系 数等性能的影响,利用现有土工试验仪器及砂浆、混 凝土试验仪器,参照土工或砂浆混凝土试验规程进 行试验.

2.2　土样制备和固化剂

土料为粉细砂,取自山东省荣成市王连河下游 八河港湾八河水库.以水泥作为固化剂,水泥品种为 威海水泥厂生产的32.5R火山灰质普通硅酸 盐水泥.

2.3　试件的制作和养护

按照试验计划,根据配方分别称量土、水泥、水, 先将土、水泥放在搅拌锅内拌和均匀,然后倒入水, 拌和直至均匀.在70.7mm×70.7mm×70.7mm的 试模内装入一半试料,放在振动台上振动1min后, 装入其余的试样后再振动1min.最后将试件表面刮 平,盖上塑料布防止水分蒸发过快.

试件成型1d后,编号、拆模;然后放在标准养 护室内养护,标准养护室的温度为(20±3)℃,相对 湿度大于90.0%.

3　固化剂混合土试验

目前固结材料的种类繁多,室内试验选用水泥 作为基本试验组,以粉煤灰、化学石膏和奥特赛特土 壤固化剂作为对比组.

3.1　试验目的

上述几种固化剂分不同组合与壤土混合,固化 剂的掺量为土的12.0%,分别进行室内物理性能试 验,通过测试其抗压强度、相对密度和渗透系数等指 标,优选出抗压强度高、渗透系数小的固化剂.

3.2　试验设备和土样制备

试验设备与水泥土试验类同.土样为壤土,取自 江苏省淮河入海水道运西段南堤.

3.3　固化剂

试验所用固化剂:水泥为淮安市水泥厂生产的 32.5R火山灰质普通硅酸盐水泥;粉煤灰为济南黄 台电厂的工业废料Ⅰ级粉煤灰;化学石膏产自铜陵 市天泽矿业有限责任公司;土壤固化剂采用北京中 土奥特赛特科技发展有限公司生产的高性能土壤固 化剂(Aught-Sethardener)(以下简称土壤固化剂). 几种固化剂按同一掺入比12.0%与土混合,分4组 进行试验,试件的制作和养护方法同前.

第1组:基本组.水泥和土按照水泥掺入比 12.0%与土混合,并在70.7mm×70.7mm×70.7mm 的试模内按照试验室操作规程成型.

第2组:水泥、粉煤灰和土.水泥和粉煤灰总掺 入量为12.0%,其中粉煤灰掺入量为水泥掺入量的 20.0%,为土重的2.4%;水泥掺入量相应地减少 2.4%即为土重的9.6%.

第3组:水泥、化学石膏和土.水泥和化学石膏 总掺入比为12.0%,其中化学石膏掺入比为水泥掺 入量的20.0%,即化学石膏为土重的2.4%.

第4组:水泥、土壤固化剂和土.水泥和土壤固 化剂总掺入比为12.0%,其中土壤固化剂为2.4%, 固化剂掺入量见表1.

4　土壤固化剂混合土

水泥和土壤固化剂总掺入比为15.0%,将土壤 固化剂分别以0.0%,10.0%,30.0%,50.0% 70.0%,100.0%代替水泥,分组进行室内试验,固化 剂和水泥掺量水泥和土壤见表2.

5　室内试验结果

室内试验水泥土、固化剂混合土、土壤固化剂混合土等试验结果见表3—5.

从表3—5中可以看出:

1.在砂土中掺入水泥搅拌均匀后,其水泥土混 合物松散密度、抗压强度随掺入比增加呈线性比例 增加.

2.水泥、粉煤灰、化学石膏和土壤固化剂4种固 化材料,在总掺入比相同的情况下,与土混合后其强 度自大至小排序为:第4组(土壤固化剂)>第2组 (粉煤灰)>第3组(化学石膏)>第1组(水泥).

3.土壤固化剂掺入量越大,对于土壤固化作用 (如抗压强度)越大,当与水泥掺入比相同时,60d 抗压强度是水泥基本组的1.6倍.

4.土壤固化剂混合物前期(28d)强度增长较 快,后期强度缓慢.

6　结　语

在壤土中按同一掺入比分别掺入水泥、粉煤灰、 化学石膏和土壤固化剂,混合硬化后,其中测其强度 测掺入土壤固化剂的水泥土试验组强度最高.在水 泥土加固地基中,可以采用水泥和土壤固化剂混合 共同掺搅加固地基,这一试验结果为今后搅拌桩固 化剂提出了一种新型有效的固化材料.

参　考　文　献

[1]南京水利科学研究院.SL237-1999土工试验规程[S]. 北京:中国水利水电出版社,2003.

[2]白永年,吴士宁,王洪恩.土石坝加固[M].北京:水利 电力出版社,1992.

[3]魏剑宏,晁旭,卢立新,等.水泥土搅拌桩成墙技术在黄 河工程中的应用[J].人民黄河,2003,25(11):22-23.