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固土剂稳定土路面基层材料的性能与应用研究
http://17grow.com 2006-3-30 16:03:00
通过对QJ型土壤固化剂稳定土和QY型二灰稳定土的性能和强度形成机理进行研究,得出在缺乏石料的地区用QJ型土壤固化剂稳定土作路面基层材料有一定的优越性。
现象        2034        2028        0.29        2.0        1.78        0.89
        28 d        无脱皮、散粒、泥化等现象        2029        2025        0.25        3.1        2.8        0.90
QY        7 d        第三个循环进开始出现轻微脱皮、泥化现象,以后继续增多        2027        1895        6.51        1.72        1.16        0.67
        28 d        第三个循环进开始出现轻微脱皮、泥化现象,以后继续增多        2032        1903        6.35        2.9        2.0        0.69
从表5可以看出,QJ型固化剂稳定土的耐冻必比QY型结合料稳定土的耐冻性要好得多,这是因为QJ型固化剂在QY结合料的基础上多掺了一种羧基化合物添加剂,固化剂在与土的作用过程中充分与土粒粘合,使稳定土的防冻性、抗渗性、耐久性大提高。
2.6  QJ型固化剂稳定土抗压回弱模量
抗压回弹模量是路面结构设计的一个重要参数,它反映路面结构层的强度。试验按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057—94)之规定进行,试件成型后标养6 d,浸水1 d,测得QJ型固化剂稳定土的抗压回弹模量为185 Mpa。标养90 d后,测得其抗压回弱模量为560 Mpa。说明QJ型固化剂稳定土的抗压回弹模量随着龄期的增长,抵抗破坏的能力亦地增强。
3  QJ型土壤固化剂稳定土强度形成机理
QJ型土壤固化剂是一种粉状产品,可分为主剂和添加剂两大部分,主剂由水泥、石灰等材料组成,添加剂主要由羧基化合物及有较强混合能力的胺基碘酸类等高聚物组成。固化剂加入土中,在土壤与固化剂混合初期,固化剂与土颗粒发生一系列的反应,生成新的结晶体和土壤组成密实的网络结构。其中添加剂起着类似催化剂的核心作用,从而改善土的空间结构,提高土的工程性质,这些反应包括化学反应、物理化学反应、物理力学反应[4]等。
(1)化学反应
在化学反应中,主要包括固化剂颗粒自身的化学反应、固化剂颗粒与土颗粒之间的化学反应,这些反应导致土中产生新的结晶体,从而形成一个新的空间网,使得土体结构由原来简单的仅仅依靠液相膜吸引的凝聚结构转变成复杂的结晶——缩合结构,这种结晶—缩合结构,通过结晶体之间的化学相互作用而提高土体自身的强度和刚度。
(2)物理力学反应
物理力学反应主要包括粉碎土体、拌和及压实混合料(土体与固化剂),通过这些机械力学反应来加速土体与固化剂的反应。
(4)石灰、水泥产生的Ca(OH)2与土中的活性SiO2与Al2O3作用发生火山灰反应,生成强度较高水稳定性良好的水化硅酸钙与水化铝酸钙等胶凝物,提高了稳定土的强度和水稳定性。
(5)石灰的Ca(OH)2晶体和水泥的水化产物增加了混合料的强度与水稳性。
当固化剂加入土中后发生了上述一系列的物理化学作用,使QJ型土壤固化剂稳定土的强度随龄期的增长而增长,水稳性、耐冻性得以显著提高。
4  工程应用实例
室内试验表明QJ型土壤固化剂稳定土是一种具有良好物理—力学性能的路面基层材料,能满足路面基层材料使用性能要求。在四川安岳县水灌路试验段[5]修筑的QJ型土壤固化剂稳定碎石土作基层的试验段,现已经使用4年多,至今未出现破坏,使用性能良好;另外天岳路、文李路试验路段,现已经使用3年多,也未出现破坏,使用性能良好,通过对试验路段钻芯取样,检测结果如表6所示。
表6  3条试验路段检测结果
取芯路段        固化剂剂量%        铺路日期        取芯日期        试验日期        平均抗压强度MPa        浸水后情况
永灌路K0+050~380        4        1999-12-19~28        2000-06-01        2000-06-07        2.65        筑路550d取芯,浸泡14d后试件中部断裂
天岳路K1+400~K2+600        4.5        1999-12-30~2000-05-20        2000-06-02        2000-06-07        1.52        筑路153d取芯,浸泡39d后试压强度1.56 MPa
文李路K22+220~850        5        2000-03-15~26        2000-06-03        2000-06-07        1.64        筑路80d取芯,浸泡37d后试压强度1.40 MPa
通过试验路段可以看出,QJ型土壤固化剂掺量不同时,其强度不同,随着龄期的增长,QJ型固土剂稳定碎石土的强度和水稳性增强.根据现场使用的QJ型固土壤固化剂稳定土进行的经济分析表明,QJ型土壤固化剂稳定土进行的经济分析表明,QJ型土壤剂稳定碎石土作为路面基层比二灰稳定碎石土作为路面基层节约成本30%左右,说明QJ型土壤固化剂稳定碎石土作为路面基层材料具有良好的应价值。
5  结论
   通过本课题组的试验研究,可得出以下结论:QJ型土壤固化剂作为一种新型胶结材料,具有较好的物理力学性能和抗冻融能力,造价低廉,施工简单,在缺乏石料的地区QJ型土壤固化剂稳定土作为公路路基及路面基层材料是可行的,能满足各种环境的公路路基及路面基层的要求,具有良好的运用前景。

参考文献
[1]  JT034—2000,公路路面基层施工技术规范[S]。
[2]  JTJ051—93,公路土工试验规程[S]。
[3]  JTJ057—94,公路工程无机结合稳定材料试验规程[S]。
[4]  严家仍,道路建筑材料(第三版)[M]。北京:人民交通出版社,1996。
[5]  安岳县交通局,QJ型土壤固化剂在公路路基层中的应用研究[Z],2002。
                                                        文章录自《公路》杂志 2003年第七期
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