应用于粉砂土的土壤固化剂性能及机理分析

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1、实验与研究摘要：粉砂土颗粒间联结强度低，粘聚力差，不易固化。采用水泥熟料、粉煤灰、矿渣、石灰、石膏和激发剂混合研磨而成复合土壤固化剂，综合发挥各固化材料的优势，达到了较好固化效果。结合粉砂土性质和固化剂各原材料的性能特点，分析其固化原理。结论是：粉砂土的固化主要由复合固化材料的胶凝和填充作用形成。关键词：粉砂土；固化；土壤固化剂；强度Abstract：be七weentheparticlesofpowder—salldsoil，t11ebindingstrengdlandcohesiVeforceisnotgood，di伍culttos01id毋．Thebectere丑’ectofsohdi幼n

2、gwasachievedbymi姐ngcementchamotte，coalash，shg，lime，gypsumwithsoilsolidi6edagent，becallsethecompositesoilandsoilsohdi6edbrou曲tthecomprehensiveadVantages．Accor凼ngtopropertiesofpowdersmdsodanddleeverycoInponentofs01id语edagent，mesohdi6cationprirlciplewasanalyzed．Theconclusionisthatthesohdi助ngofpowder—sa

3、ndsoilis111ainlybys蚯ngandgeladIlizadonofcompleXsohdi6edagent．Keywords：powder—sandsod；solid正cadon；soilsohdi6edagent；strength中图分类号：1u528．042文献标识码：B文章编号：1003—8965(2013)03一0046一03辽宁地区辽河、浑河冲积平原上，粉砂土由两河的冲积、洪积物堆积而成，以细粉砂、亚砂土为主。由于可用于筑路的砂石严重短缺，如果采用传统的无机结合料稳定砾料修筑路面基层，需将原有旧路的残土运走，外购大量砂石料，经远距离运输到现场，加大工程量，增加工程造价。

4、采用固化土技术时，就地取材，施工简便，既节省资源，又节省建设资金，利于环保，经济效益和环境生态效益值得关注。粉砂土的有效固化，是固化土技术推广应用中的一个难题。1粉砂土结构特征粉砂土主要分布于河流冲积平原、冲积三角洲等地带，其中粉粒含量占80％，以石英、长石为主：粘粒含量占15％，以蒙脱石、水云母为主。砂土中粉粒、粘粒含量差异，决定了粉砂土的强度特点：内摩擦角大(约为250)，内聚力较低(5—10KPa)，土体渗透系数高(约2×10。3cm／s)⋯。粉砂土中含量占多数的石英(SjO：)不能象Ca2+等阳离子那样与极性水分子紧密结合而体现出较强的水胶作用力，因此联结强度较弱；又因粉砂土中蒙脱土、

5、水云母等粘粒含量低，致使粉砂土颗粒问联结强度较低，其粘聚力仅为粘土的1门0。以辽中县沙东村和冷子堡土样为例，其物理力学性质测定值如表1所示。表1粉砂土物理力学性质测定值l潍I液限塑限塑性指数最大干密度最佳含水率27

6、47．61788．3％l沙东村35．O33舟12．21．7610．5％f冷子堡35．O2复合土壤固化剂的设计采用适量的水泥熟料、石灰、粉煤灰、矿渣和激发剂制成的复合土壤固化剂，综合了各无机胶凝材料对粉砂土作用的性能优势，可以有效地对粉砂土进行综合稳定固化。2．1水泥熟料水泥熟料由冀东水泥厂提供。其化学成分如表2所示。实验与研究表2水泥熟料化学成分caoSi02A1203Fe203M

7、9063．88％21．88％4．56％3．48％3．73％高温下形成的水泥熟料其矿物组成主要为硅酸三钙3c口0·彤D2、硅酸二钙2c口O·盛D2、铝酸三钙3口D44‘戗和铁铝酸四钙他D彳嘏‘心G。经水化反应后生成的主要水化产物有：水化硅酸钙和水化铁酸钙(凝胶体，是水泥具有胶结性能的主要物质)，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙(晶体)。在完全水化的水泥石中，凝胶体约为70％，氢氧化钙约占20％。熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，不同种类的水泥熟料中各矿物的相对含量不同，决定了不同种类的水泥熟料硬化特点差异很大。1．2粉煤灰粉煤灰本身很少或没有粘结性，但是当它以细分散的状态与水和石灰或水泥混合时

8、，在常温下与Ca(OH)，发生反应能形成具有粘结性的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。采用的粉煤灰是鞍山火电厂的一级灰，其化学组成和元素组成如表3所示。由此可见，粉煤灰主要的化学组成SiO：、Al：03、Fe203占总量的80％以上。次要的化学组成包括CaO、MgO、SO。等。氧化硅和氧化铝的含量多，具有很大的化学潜能i而钙、镁含量低，自硬性较差。1。3生石灰石灰中的碳酸钙、钙酸镁煅烧后分别