邱龙朱海洲
(宿迁市建筑设计研究院有限公司，江苏宿迁223800)
工程技术
改锥头
睛要]本文分析了淤泥质土中腐殖酸的特性，并且阐述了腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理；从减薄双电吕厚度、添加膨胀组分、 提高早期强度、提高_L壤PH值、裂解有机质大分子结构和调节水泥离子和粘土颗粒的洚}生的角度提出了固化淤泥质土的对策。
傍；睦讧玎淤泥质土；固化；物理；力学性质
土体固化剂是指凡是在常温下能够直接胶结土体中颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质，从而改善和提高土体力学性能的材料。近30年来，土体固化剂在国内外逐渐得到了广泛的应用。
一方面，通过机械搅拌混合对江河、湖泊、海湾等斑爱淤泥进行固化处理，将其固化后转化为土工材料
数控冲床模具和建筑材料进行再生利用，既节约资金，又解决废弃淤泥占用土地资源和污染环境的问题；另一方面，通过深层搅拌法对房基、路基等进行加固处理，提高地基承载力，节约造价。然而，当遇到含水置高且富含有初质的淤泥质土时，采用传统的固化剂往往导致淤泥固化后的强度偏低，搅拌桩施工过程中出现难以成桩的问题，处理成本大大增加。‘
国内外针对固化土的研究主要包括两个方面：一方面是固化措施的研究，在掺入水泥的基础上，根据现场土质的特性添加石膏、粉煤灰和其它化学添加剂，改善固化效果，节约成本：另一方面是对固化土本构模型方面的研究，通过室内试验分析固化土的强度和变形特性，建立其本构模型。但值得注意的是，目前有机质对固化土特性的影响及其固化对策的研究还比较少，针对淤泥质固化土自身特点的本构模型研究更少，从而无法对其变形特性进行合理数值描述，这在一定程度上阻碍了土体固．f七m J在有机质含量较高的淤泥质土场地中的应用。
1淤泥质土中腐殖酸的特性及其影响
i．i淤泥质土中腐殖酸的特J生
淤泥质土中的腐殖质—般占土中有机质总量的50％～90％，而腐殖酸又是腐殖质的主要成分，约占腐殖质总量的60％左右。
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腐殖酸主要由碳、氢、氧、氯、硫等元素组成，此外还含有少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素。各种土壤中腐殖酸的元素组成不完全相同，有的相差还较大。
就腐殖酸总体来说，碳的质量百分数约为55％～60％，习惯上以58％作为其平均数，所以在计算土j襄腐殖酸质量百分数时，一般就以土壤中有机碳质量百分数乘以1．724作为其腐殖酸质量百分数。土壤中的腐殖酸主要有两种：富里酸和胡敏酸。
土壤中的腐殖酸是一类酸性的、多分散的、偶然性聚合的大分子有胡物。腐殖酸的分子构造主要有4类：
1)芳香族类及其衍生物质。以苯环或是几个相互连接的苯环为核心，苯环￡有胺基、梭基、经基、拨基等多种官能团，或者苯环与环状烃相连，苯环中的碳原子上可能有长链烃结构，并且这种链烃可能连接两个或多个苯环；2)含氨杂环类物质。这类物质中氨元素主要以胺基和碳氨三键的形式存在，也有可能与碳原子组成空间构造；3)链烃类物质(包括酸、烷烃、醇、酯等)。链烃上有不同的含氧官能团或是不饱和健，没有苯环：4)多环环烷烃类物质。由多个相互连接的饱和或是不饱和的环烷烃为核心，环烷烃E有多种官能团，环上的一个碳原子上可能有长链烃结构。综上所述，腐殖酸大分子物质主要是以苯环结构为主的芳香类有机物，苯环上的主要官能团包括酮、酯、梭酸、醛、酚等，同时还存在—定量的多环环烷烃、链烃、含氮杂环以及空间构造杂环烷烃等类物质。
12腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理
腐殖酸的物理结构特征决定了其持水性和吸附性都很强，腐殖酸颗粒吸附于水泥颗粒及粘土颗粒表面，阻碍和延缓了水泥水化产物的形成及水泥水化物与粘土颗粒间的作用；腐，矗酸颗粒带负电，且具比粘土矿物颗粒更发育的双电层。这样使得土壤具有较大的水容量和塑性，较大的膨胀性和低渗透性。
淤泥质土中腐殖酸表面带有的梭基、酚经基易解离，而胺基易质子化，从而使土壤呈弱酸性。大量研究表明弱酸性条件下，腐殖酸很易与金属盐类产生混凝作用，主要发生在梭基和酚基上。因此，腐殖酸很
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快与水泥水化产物C a(O H)2产生反应，从而降低了固化土孔隙溶液中O H一和C a z+的浓度，一方面阻碍了固化过程中胶凝物质的生成，同时也不利于土壤中硅和铝的溶解而大大减弱固化土中的火山灰反应。总之，腐殖酸从物理和化学两方面都严重阻碍了固化土强度的形成。
2固化土的特性
21固化土的三轴抗剪强度将比
土的强度矧生一直是岩土工程研究的重点，抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力
学性质之一，土具有抵抗剪应力和剪切变形的能力，并随着剪切应力的增加而增大，当这种剪阻力达到某—极限值时，土就发生剪切破坏。与粘性土相同，固化土的抗剪强度也可以认为由两部分组成：一部分与土颗粒间的有效法向应力有关，其本质是摩擦力，另一部分当法向应力为零时抵抗土颗粒间的相互滑动的力，通常称为粘聚力。固化土的强度指标取值是否正确，将直接影响着工程的安全和使用寿命等。
水泥基固化土是水泥及其添加剂和粘土混合经过一段时间后，土和水泥水化物间发生一系列物理化学反应形成具有一定强度的固结体，是一个复杂的多相体系，内含大量随机分布的微孔隙和微裂缝等初始缺陷，具有不均匀性。水泥基固化土的力学特性既不同于一般天然土也不同于岩石，固化土在荷载作用下存在明显的弹性阶段，而且塑性变形也较大。因此固化土的本构关系不能简单地沿用—般土的本构关系，有必要通过对单轴和三轴试验结果进行分析，建立符合固化土自身特点的本构模型。
23三轴应力一应变特征
玻璃镀膜技术>缘114淤泥质土与固化剂混合后，由于胶凝性水化物包裹和胶结土团粒、胶结性水化物或膨胀性水化物填充土团粒问孔隙、膨胀性水化物挤压和填充土团粒内孔隙而形成一定的结构，固化土的结构性对其应力应变关系产生显著的影响。固化土试样在三轴试验过程中，开始施加竖向应力后，围压约束了固化土
的横向鼓胀变形，延迟了内部微裂缝的产生和发展，竖向主应变增长缓慢，应力应变曲线陡直、直至较高的应力值；此后，固化土的塑性应变逐渐发展、应变增长率渐增，应力应变曲线平缓地上升，斜率渐减；当围压小，固化土的胶结结构保持完整时，应力应变曲线进^下降阶段，曲线呈应变软化型，并且随着围压的提高，峰值应力和残余应力都有所增大，软化趋势减弱；当围压大，固化土的胶结结构发生破损时，应力随应变增大而继续增加，增加趋势变缓慢，曲线呈应变硬化型。
作者简介：邱龙，1976年生，男，江苏宿迁人，毕业于中国矿业
大学建筑工程专业，助理工程师，现从事岩土工程勘察土试工作；朱海洲，1972年生，男，江苏宿迁人，毕业于中国矿业大学建筑工程专业，工程师，现从事岩土工程勘察工作。
[参考文献]
111樊堕粹，高建恩，翼普特．土壤固化剂研究现状与展望Ⅱl西北农林科技大学学报(自然科学版)，2006．．
