杨林;朱金莲
一次性手腕带
【摘 要】为使TG固化剂石灰土能更好的应用于东北等季冻区二级及二级以下公路的底基层,通过室内试验研究得到TG固化剂石灰土的合理配比,以代表强度与变形特性的典型试验为依据,对TG固化剂石灰土的变形与力学特性受冻融作用的影响规律进行详细探究.研究结果表明:力学特性方面,经历冻融循环作用以后,TG固化剂石灰土的无侧限抗压强度降低,随着冻融循环次数的增加最大损失率不超过50％;抗压回弹模量随含水率增加而减小,随压实度增大而增大,在经历冻融循环作用后抗压回弹模量降低.变形特性方面,经历冻融循环作用后干缩性能有提高,且压实度越小,干缩应变越大.冻融循环作用对TG固化剂石灰土的强度与变形特性有双重效应.【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2015(015)030
【总页数】6页(P175-179,190)
【关键词】固化剂;冻融循环;无侧限抗压强度;抗压回弹模量;干缩应变
【作 者】杨林;朱金莲
【作者单位】东北林业大学土木工程学院,哈尔滨150040;东北林业大学土木工程学院,哈尔滨150040
【正文语种】中 文
【中图分类】U411.6
由于石料开采困难以及远距离运输费用较高，复合固结土基层和底基层在道路工程中的应用仍较为普遍。其中粉煤灰[1,2]、纤维[3]等材料也被掺入到土中用来改善不同土质的工程性质且试验效果较为理想。各种固化剂的应用研究[4—7]也取得了一定的成果。土质固化剂作为一种新型建筑材料在近些年不断推广应用。在土中添加少量固化剂不仅可以增加强度，还可以代替部分石灰或水泥用量，减少由于收缩变形对路面整体结构的影响，节省材料，节约资源。
在东北等季冻地区，道路各结构层不免于经受冻融循环作用，因此对固化土在冻融条件下的研究有重要意义。王天亮等[8]通过室内三轴试验对AS型固化剂改良土的抗冻融特性进行了研究；王银梅等[9]针对SH改良黄土进行了抗冻性试验；戴文亭等[10]对Base-Seal固化剂加固黏土在季冻区的路用性能进行了深入的研究。研究结果都表明固化剂加固土的抗冻性能较好。
TG土质固化剂是一种新型固化材料，已有相关文献[11—14]表明，TG固化剂加固土作为基层或底基层材料能够满足强度要求，并且冻融稳定性良好。但大多数文献对于无机结合料稳定材料在冻融条件下的研究是采用规范中的冻融循环试验进行的，并且在《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)实行以前均参考混凝土的冻融循环试验来进行，对TG固化剂石灰土在冻融条件下进行强度与变形特性的详细分析并不多见。文章采用具有代表性的无侧限抗压强度试验、抗压回弹模量试验以及干缩试验来研究冻融条件下TG固化剂石灰土的力学与变形特性，并提出现场施工工序，为工程中的实际应用提供理论参考。
1.1 原材料工程性质分析
1.1.1 土的工程性质
取代表性风干土样，按照《公路土工试验规程》(JTG E40—2007)进行土的工程性质试验。将土的基本工程性质列于表1中。
1.1.2 石灰的性质
石灰以其广泛的来源、较低的成本以及简单的生产工艺被大量用于道路建设当中。在土中掺入适量的石灰，在最佳含水率的条件下拌和并压实，使石灰与土发生一系列反应，从而使土的性质发生根本改变，提高土的强度和稳定性。试验采用钙质消石灰，有效钙镁含量为70%，为一级灰。
1.1.3 TG土质固化剂性质
TG土质固化剂是一种新型的环保筑路材料，可以有效地降低筑路成本并有良好的路用性能，使用时需用水稀释，稀释的土质固化剂无毒无害可放心使用。固化剂稀释比例为1∶100。
1.2 TG固化剂石灰土配合比设计
1.2.1 试验方案
立式干粉搅拌机按经验，将石灰掺量分别取2%、4%和6%，TG固化剂掺量分别取0.015%、0.02%和0.025%，得到9种不同配比的TG固化剂石灰土，对以上配比进行完全试验，从中选取最合适配比。
1.2.2 击实试验
不同配比TG固化剂石灰土最佳含水率和最大干密度如表2所示。试验结果用于试件的制备。 由表2中数据可以看出，当TG固化剂掺量不变时，石灰含量越大，TG固化剂石灰土的最佳含水率越大，而最大干密度则越小。但当石灰掺量不变时，随着TG固化剂含量的增加，TG固化剂石灰土的最佳含水率和最大干密度并没有发生变化，由此可见，石灰含量是影响TG固化剂石灰土最佳含水率和最大干密度的主要因素。
1.2.3 无侧限抗压强度试验
在工程中，通常以无侧限抗压强度作为材料的强度指标，因此通过室内7 d无侧限抗压强度试验来确定合理的材料配合比，用于后续试验研究。
对以上9种不同配比的TG固化剂石灰土分别进行无侧限抗压强度试验。试验中涉及到的制件、养生以及试验方法均按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)进行。以《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034—2000)中要求的稳定细粒材料在二级或二级以下公路的底基层施工压实度不得小于93%为依据进行试件制备。
不同配比无侧限抗压强度试验结果列于表3中。
1.2.4 配合比的确定
从无侧限抗压强度试验结果可以看到，当石灰含量为4%时，强度可以达到0.7 MPa左右，满足石灰稳定材料在二级及二级以下公路中底基层应用的无侧限抗压强度要求，试验采用的压实度为93%，为工程所需压实度的底线值，随着压实度的提高，试样的7 d无侧限抗压强度会随之增加；当石灰含量为2%时，强度仅有0.33 MPa,不符合规范的强度要求；当石灰含量为6%时，强度达到0.93 MPa以上，远超出规定值，不经济。因此石灰含量选用4%
较为合理。另外，当石灰含量相同，TG固化剂含量发生改变时，试件的强度并没有明显变化，但当石灰含量很小仅为2%时，用0.015%的TG固化剂不能满足试件的水稳定性要求，浸水后即刻发生破坏。因此TG固化剂含量选用0.02%是合理的。
综合以上分析，在满足规范要求的强度和合理的经济指标条件下，确定试验的最合理配比为TG固化剂含量0.02%，石灰含量4%。此配合比条件下无侧限抗压强度为0.7 MPa。
1.3 试验条件确定
现在所涉及试验方法及条件如表4所示。
2.1 冻融作用对力学特性的影响
2.1.1 无侧限抗压强度试验
分别对经历0～10次冻融循环的试件进行无侧限抗压强度试验，如图1所示。将试验得到的无侧限抗压强度以及无侧限抗压强度损失率列于表5中。
表5中数据显示，随着冻融循环次数的增加，无侧限抗压强度逐渐衰减，在经历1次冻融循
环后无侧限抗压强度损失率是最大的，在经历2～6次冻融循环过程中，试件总的无侧限抗压强度损失率仍逐渐增大，到第6次冻融循环以后，无侧限抗压强度损失率不到2%，到经历8次冻融循环，无侧限抗压强度损失率已经不到1%，可以忽略不计，因此可以得出，TG固化剂石灰土在经历8次冻融循环以后，强度达到了稳定值。分析其原因，试件养生结束最后1 d饱水24 h，使试件含水率增大。当试件经受冻融作用后，水份受冷冻结成冰，体积膨胀为原来的1.11倍，导致试件内部分子间黏结力减弱；水分融化后分子间产生空隙，使结构整体性下降，强度降低。试件在经受冻融循环作用初期，本身结构致密，受冻融作用影响较大因此强度损失较大，当冻融循环达到一定次数以后，试件内部结构已经变化稳定，不再受冻融作用的影响，因此强度不再发生改变。
从表5中还可以发现，试件经多次冻融循环以后无侧限抗压强度残值均在50%以上，满足东北地区抗冻融条件，说明TG固化剂石灰土的抗冻性符合要求。
2.1.2 抗压回弹模量试验
在对比试件经历冻融作用前后的抗压回弹模量时，将冻融次数确定为无侧限抗压强度达到稳定值的8次冻融循环。对不同含水率和不同压实度试件分别进行经历冻融作用前后的抗压
双顶置凸轮轴回弹模量试验。试验结果如图2所示。
从图中可以看出，试件经历冻融循环后，抗压回弹模量显著降低。以含水率为8.8%时为例，未经冻融循环试件抗压回弹模量为430 MPa，经历冻融循环后试件抗压回弹模量为280 MPa，经计算冻融后抗压回弹模量降低35%，说明冻融作用对试件的抗压回弹模量影响显著。从图中还可以看出，含水率越高抗压回弹模量越小，冻融前后试件都呈现相同的变化趋势，且含水率较低时，试件受冻融循环作用影响较大。另外，压实度越大抗压回弹模量越大，冻融前后试件也都呈现相同的变化趋势，与含水率对试件的影响相反，且压实度较大时，试件受冻融循环作用影响较大。
漂浮箱银行排队叫号系统
2.2 冻融作用对变形特性的影响
干燥收缩是由于试件内部含水率产生变化而使体积收缩的现象。为了便于比较，采用相同含水率不同压实度试件进行试验，以无侧限抗压强度试验得到的经8次冻融循环后试件强度趋于稳定为依据，将准备做干缩试验的试件分成两组，一组养生结束后直接进行干缩试验，一组则进行8次冻融循环以后再进行试验，试验过程如图3所示。
图4为由试验所得的干缩应变与时间的关系曲线。从图4中可以看到，不同压实度以及冻融前后试件的干缩应变与时间关系曲线呈现相似的变化规律，随着时间的增长，干缩应变逐渐增大，并可以分为几个阶段。干缩应变在1～4 d过程中快速增长，几乎呈线性增长状态，在第4 d时干缩应变已经达到总应变值的80%以上。干缩应变在5～16 d过程中则增长缓慢，但到17 d以后干缩应变值不再随时间的增加而发生变化。
从图4中还可以看出，在试验进行初期，变化曲线呈现交织状态，很难区分干缩应变值的大小。到试验进行到第4天以后，对比相同压实度冻融前后试件的干缩应变值，可以明显的看出试件经冻融作用以后干缩应变是减小的，直至试验进行到第20天仍保持相同情况。
在试验进行初期，无论是否经过冻融循环作用，经1 d饱水后的试件失水主要集中在试件表面，因此干缩应变值相差不大，随着试验的进行，未冻融试件表现出干缩应变较冻融试件大的情况。原因是经冻融循环试件由于水份的膨胀收缩导致内部分子结构产生一定程度的破坏，在水份逐渐蒸发的过程中材料的内部粘结力不能完全恢复到初始的状态，有很大程度削弱，因此水分的蒸发并不能带动减小分子间距，即整体材料的收缩应变受到限制。
2.3 变形与力学特性对比分析
由上述试验结果可以发现，经历冻融循环后试件的强度降低，但是干缩性能却有所提高，可见由于冻融作用导致的试件内部结构的变化是存在双面性的。材料的强度与变形特性都有他们各自的特点，这就要求在应用过程中注意兼顾二者的特性，以达到更好的效果。
多功能折叠椅
