QJ型土壤固化劑作為一種新型膠結(jié)材料應(yīng)用于公路路面基層中,取代水泥、石灰等膠凝材料,它比水泥、石灰性能更加優(yōu)越。應(yīng)用土壤固化技術(shù)可就地取材,確保工程質(zhì)量、加快工期、降低工程造價(jià)。QJ型土壤固化劑是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型筑路材料。
1、QJ型土壤固化劑穩(wěn)定土組成材料的性質(zhì)
1.1 QJ型土壤固化劑
采用四川青神生的產(chǎn)粉狀QJ型土壤固化劑,主劑由水泥、石灰等材料組成,添加劑主要由羧基化合物及有較強(qiáng)混合能力的胺基碘酸類等高聚物組成,細(xì)度在0.074mm標(biāo)準(zhǔn)篩上篩余量不得超過15%。
1.2 QY型二灰
QY型二灰是指水泥和石灰,水泥和石灰與QJ型土壤固化劑的主劑相同,技術(shù)性質(zhì)滿足規(guī)范要求。
1.3 碎石
采用重慶的石灰?guī)r破碎的碎石,最大粒徑≤40mm,其級配組成見表1,碎石壓碎值為13.5%,滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034—2000)的規(guī)定。
表1 碎石級配組成
篩孔尺寸/ mm 40 30 20 10 5 2 1 0.5 0.075
通過時(shí)分率/% 100 95 78 62 50 38 25 12 2
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/% 100 90~100 60~85 50~70 40~60 27~47 20~40 10~30 0~15
1.4 土
試驗(yàn)用土為粉碎新鮮頁巖,根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051—93)沒得液限Wp=34%,塑限WL=18%,塑性指數(shù)Ip=16%,其粒徑≤5 mm。
1.5 水
本次室內(nèi)試驗(yàn)研究采用的是自來水,在施工中人或牲畜飲用水即pH值<5的水源均可使用。
2 QJ型土壤固化劑穩(wěn)定土的最佳配合比
2.1 成型試件的配合比
為了找到QJ型固化劑穩(wěn)定土的最佳配合比及不同劑量固化劑穩(wěn)定土的物理力學(xué)特點(diǎn),本次研究在室內(nèi)試驗(yàn)分別做了QJ型土壤固化劑摻量分別為土的8%、10%、12%等3個(gè)不同比例(固化劑與土質(zhì)量之比),土與石比為:土:石=35:65、45:55、50:50和55:45等4個(gè)不同比例的混合料,按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ057—94)成型試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),分別測定其1d、3d、7d不同齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,其試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 不同固化劑摻量、不同土石比與不同齡期的抗壓強(qiáng)度比較
齡期/ d 土:石=35:65 土:石=45:55 土:石=50:50 土:石=55:45
QJ摻量/% QJ摻量/% QJ摻量/% QJ摻量/%
8 10 12 8 10 12 8 10 12 8 10 12
1 0.84 1.14 1.20 1.44 1.60 1.48 1.48 1.86 1.74 1.60 2.1 2.3
3 1.04 1.16 1.22 2.1 1.84 2.3 2.1 2.4 2.4 2.4 2.5 2.7
7 1.06 1.10 1.22 2.2 1.54 1.82 2.1 2.0 1.98 2.0 2.0 2.1
注:1、1 d和3 d齡期試件測試未浸水
d齡期強(qiáng)度值為標(biāo)養(yǎng)6 d,浸水24h后測得的。
根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)果,同時(shí)考慮到工程造價(jià)因素,通過比較,最后確定土石比為50:50時(shí)固化劑摻量為頁巖土質(zhì)量的10%時(shí)為最佳配合比,以后進(jìn)行的各項(xiàng)性能試驗(yàn)研究都是在最佳配合比基礎(chǔ)上進(jìn)行的。最佳配合比的標(biāo)準(zhǔn)密度(最大干密度)為2.26g/cm3,最佳含水量為7.0%,以后各項(xiàng)試驗(yàn)研究所用試件都是按照標(biāo)準(zhǔn)密度用靜力壓實(shí)在型。
2.2 最佳配合比的無測限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是在確定的最佳配合比(土:石=50:50,QJ土壤固化劑摻量為頁巖土質(zhì)量的10%)基礎(chǔ)同用靜力壓實(shí)成型法制備的一系列試件,試件的養(yǎng)護(hù)條件控制在溫度(25±2)℃,相對濕度大于90%,試件測試前均浸水24h,試件取出后用毛巾擦拭干凈表面水分,置于測力計(jì)上測試。QJ型固化劑穩(wěn)定碎石土無測限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表3。強(qiáng)度與齡期的關(guān)系曲線見圖1。
表3 QJ、QY2種固化劑穩(wěn)定土的強(qiáng)度測試結(jié)果
Mpa
固化劑 7 d 28d 60d 90d 180d
QJ 2.0 3.1 3.2 4.3 4.6
QY 1.72 2.8 3.0
圖1 不同固化劑穩(wěn)定碎石土強(qiáng)度增長與齡期的關(guān)系(略)
2.3 QJ型土壤固化劑與QY型二灰穩(wěn)定土性能對比
在進(jìn)行QJ型固土劑穩(wěn)定碎石土研究的同時(shí),還研究了用QY型(僅由水泥和石灰混合而成)二灰穩(wěn)定土做對比性能試驗(yàn),以確定QJ型固化劑穩(wěn)定土的效果。對比試驗(yàn)中土石比例不變,QY二灰摻量相同。QJ和QY固化劑穩(wěn)定碎石土同條件、同齡期的強(qiáng)度對比見表3。
從表3和圖1可以看出,隨著齡期的增長,28 d以前強(qiáng)度增長較快,28d~60d強(qiáng)度增長較慢,60 d~90d、180d強(qiáng)度繼續(xù)保持較快的增長速度,齡期相同時(shí)QJ型固化劑穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度比QY型二灰穩(wěn)定碎石土的強(qiáng)度高。主要是因?yàn)镼J型固化劑是由水泥+石灰+高聚物組成,早期水泥與水反應(yīng)羅快生成水硬性凝膠體,使其有較高的強(qiáng)度,后期由石灰凝結(jié)與土作用使其強(qiáng)度得到進(jìn)一步的增長,所以QJ型固化劑穩(wěn)定土的整體強(qiáng)度早期增長較快,后期亦不斷增長。同時(shí)由于固化劑與水泥 、石灰離子和土結(jié)合,增強(qiáng)了混合料的粘結(jié)性,從而增強(qiáng)了固化劑穩(wěn)定土的抗摻性和防裂性。