土壤固化剂范文

时间:2023-10-04 07:59:51

土壤固化剂

土壤固化剂篇1

传统的土壤固化剂主要为石灰、水泥等,存在一些缺陷,CHF土壤固化剂的出现,改变了路基施工中处治不良土质的传统方式,以其高效、简便、经济的特点应用到实际的工程中。一方面CHF土壤固化剂一边破坏了松散的黏土颗粒的双电子层结构,形成了新的牢固的结构,一边打破原有的小颗粒组合使其重新组合,并借助一定外在干预使其形成大颗粒牢固而稳定的整体。另一方面CHF土壤固化剂在水中溶解,产生强离子性溶液,使双电子层厚度减小,电子层变薄,水分子被挤出来,黏土结构变结实。

2、CHF土壤固化剂各性能试验

《固化类路面基层和底基层技术规程》(CJJ/T80-98)中对不同等级路面基层固化土的抗压强度都有明确的规定。黏性土样取自南宁五象新区蟠龙片区29号路,根据此标准,试验采用试样均控制在最优含水率和最大干密度状态的重塑土样,最大程度上限制了由于压实度、含水量差异等抗压强度值带来的影响。由图1可知该土样的最优含水量为17.5%,故本次试验土样均在该最优含水率状态下进行。

2.1不添加固化剂与添加固化剂试验

按照相关技术规程,土样进行分组对比实验,探求不添加固化剂与添加固化剂,以及添加不同类型不同浓度的固化剂下,土样吸收率和无侧限抗压强度,见表1。由表1数据分析可知,没有添加任何固化剂的素土,遇水随即发生崩解,证明未经处理的黏土无法直接作为多雨地区的基层,即使作为路床,也可能在干季收缩雨季膨胀,导致路面路基病害;素土在添加了0.02%的固化剂后,抗压强度为0.31MPa,吸水率为2.3%;素土在添加了3%的电石渣后,抗压强度为1.2MPa,吸水率为1.1%;素土在添加了3%的水泥后,抗压强度为1.34MPa,吸水率为0.9%;说明素土在添加了固化剂后抗压强度和吸水率都得到了显著的提高,而且CHF固化剂的浓度远小于其他固化剂,出于经济考虑可多采用CHF固化剂。素土添加了3%电石渣后又添加了0.02%固化剂,抗压强度1.6MPa,吸水率为0.5%;素土添加了3%水泥后又添加了0.02%固化剂,抗压强度1.66MPa,吸水率为0.5%;与只是添加了3%的电石渣固化剂和只添加了3%的水泥固化剂数据相比,抗压强度加大了30%左右,吸水率减少50%,说明综合添加固化剂的效果比单一添加固化剂的效果好。

2.2受力变形性能试验

在标号路段上取黏性土作为土样,可知该土样为中等黏性土,塑限约23%,液限42%,塑性指数约为20。参照《公路土工试验规程》JTGE40-2007中T0126-1993有载荷膨胀率试验相关方法进行,分析不同受力情况下,土样添加不同浓度不同类型固化剂后的变形情况,试验结果见表2。由表2可知,素土在添加了传统的固化剂电石渣后,膨胀率有了明显的下降;素土在添加了3%的电石渣后又添加了0.02%的CHF土壤固化剂,膨胀率又再次急剧下降,说明添加固化剂有效抑制了膨胀。尤其在添加传统固化剂后,又添加CHF固化剂,土壤变形得到了明显的抑制;在不同载荷下,尤其在强度为50kPa力的作用下,添加了传统固化剂和CHF固化剂后膨胀率为0,土样不再膨胀,不再有变形,说明CHF土壤固化剂能有效抑制住膨胀土变形,使土壤更加稳固,真正实现了对膨胀土的改良。

2.3承载比性能试验

承载比(CBR)值是规定贯入量时载荷压强和标准压强的比值,用来表征路基土、粒料、稳定土强度的一个指标。本试验选择同一土样,分别添加不同浓度和不同类型的固化剂,进行CBR试验。对不同配比的土样按最佳含水率加水焖料不少于24h,然后分层击实,进行98次击打,击实完毕,称重、计算、记录,然后击实的土样进行不少于96h泡水,使用仪器测量其膨胀量,称重、计算、记录,得出试验结果,见表3。由表3分析数据可知,素土在添加3%的电石渣后,CBR值由3%升高到10%,后又在添加3%的电石渣的基础上添加了0.02%的固化剂,CBR值升高到20%,可见又添加了CHF土壤固化剂后的土样,明显比只是添加电石渣固化剂的CBR值升高了一倍,说明CHF土壤固化剂增强了土样的承载能力,尤其与电石渣一起使用,效果更好。

3、结语

CHF土壤固化剂能使土壤力学性能得到改良。增强抗压强度,有效降低土壤的膨胀性,使土壤稳定性得到进一步提高,起到固化作用,同时也增强了土壤的承载能力。在施工应用中广泛使用CHF土壤固化剂,能增大道路的早期强度,有利于早期开放交通,减少路面基层和面层的厚度,符合经济效益的要求。同时CHF土壤固化剂可利用工业废渣(电石渣),减少矿石开采,符合生态环境保护要求。

土壤固化剂篇2

论文摘要:本文根据土固精牌土壤固化剂施工前期的准备及工艺流程,对土固精的施工准备及厂拌法特点、施工注意事项等进行了论述。

近年来,随着中国经济的持续发展,城市化进程的建设步伐也随之加快,随着车流量等因素的增大,城市道路的新建、改扩建等工程也在加大,从城市主干道、次干道、区道到街巷小道,都在有计划、分期分批地进行新建和改扩建,在城市道路建设中,从环境的保护和投资方面、道路基层强度等因素考虑,使用土壤固化剂施工既环保又利用旧料节约成本,为了保证道路全年通车,提高行车速度,增强安全性和舒适性,降低运输成本和延长道路使用年限,使用土固精土壤固化剂施工流程简单,只需按照湖南路捷公司的施工工艺流程,施工流程、监理、检测标准、方法进行即可。

一、土固精土壤固化剂施工前期的准备工作

(1)固化土结构层施工采用路拌法和厂拌法。对于二级以下的公路或塑性指数较大的土质,基层和底基层可采用路拌法施工;对于二级公路,底基层宜采用稳定土拌和机路拌,基层宜采用厂拌法拌制混合料。对于高速公路和一级公路,基层必须采用厂拌法拌制混合料并宜用摊铺机摊铺混合料

(2)固化土结构层完成施工日最低气温应在3。c以上,宜经历半个月左右温暖和热的气候养生为最佳。多雨地区,应避免在雨季进行固化土结构层的施工

(3)在雨季施工固化土结构层时,应采取必要的防雨水措施,防止运到路上集料过分潮湿,并应采取措施保护石灰(或水泥)免遭雨淋。有条件的地方要做好基层用土的土场防雨,防止雨后土中水分过大,影响使用

(4)在固化土结构层施工时,应遵守下列原则:

a、细粒土应尽可能粉碎,土块最大尺寸不应大于15mm。

b、配料应准确,根据不同层次,采用0.012%-0.018%的比例稀释。

c、路拌法施工时,水泥或石灰应摊铺均匀。

d、固化剂剂量应准确,使用前摇匀,合沉淀充分溶解。

e、喷洒固化剂稀释液及拌和应均匀。

f、应严格控制基层的厚度和高程,其路拱横坡应与面层一致。

g、应在混合料处于最佳含水量或略小于最佳含水量(1%-2%)时进行碾压。

h、固化土结构层结构层应用18-22t以上的压路机碾压,最好采用重型压路机,以达到最佳的压实效果。每层的压实厚度可以根据试验适量增加。压实厚度过大时,应分层铺筑,每层的最小压实厚度为12cm,下层宜稍厚。对于固化土结构层,应采用先轻型、后重型压路机碾压。

j、用于固化层的素土摊铺为要求压实厚度的1.5倍左右。

k、路拌法施工时,必须严密组织,采用流水作业法施工,宜边拌和边运至现场摊铺,防止混合料积存和堆底不净现象。尽可能缩短从加固化剂稀释液拌到碾压终了的延迟时间,此时间不应超过3-4h,并应短于水泥的终凝时间。

l、固化土结构层上未铺封层和面层时,禁止开放交通;当施工中断,临时开放交通时,应采取保护措施,不使基层表面遭到破坏。

i、固化土结构层作为沥青路面的基层时,还应采取措施加强基层与面层的联结。

二、土固精土壤固化剂在旧路改造的施工工艺流程

针对旧路改造给施工带来的不便和旧路改造综合处治方案设计时考虑,最好采取固化土厂拌法来施工SHAPE\*MERGEFORMAT

三、厂拌法的特点

(1)机动灵活。(可以分几个步骤施工、取土。晒土、保存、搅碎、拌合、摊铺、压实)

(2)施工时间短,摊铺后直接压实,不会引起半封闭路段堵车,特别是路窄,车流量大的道路

(3)粘性度大的土壤易被搅碎,土壤保持干燥

(4)适宜于变化多端的南方雨水天气

厂拌法要具有的条件:挖取土壤的特点,土壤的实验报告,最佳含水量的配比,晾晒土壤的场地,干土壤保存场所,挖土机,搅碎拌合机,运输车辆,平铺机(可用人工),压路机等设备,石灰或水泥,固化剂的准备,依天气情况进行施工。

制定合理科学的施工方案。

在施工现场提取具有代表性的样土做实验报告,落实取土地点,晒土场地。

拌合之前应充分了解天气情况,拌合时首先用搅拌机把现场土充分搅碎,然后依据实验报告按比例加入稀释的固化剂、水泥和石灰等进行拌合。

搅拌好的混合土应迅速运入路床进行摊铺,摊铺时做好路床两边路桩、放样、标高。混合料放入路面中要迅速摊铺。(摊铺20cm高的路基需铺30cm高的混合土)要求摊铺平整,厚度一致。

四、土壤固化剂厂拌法在施工过程中的注意事项

路床压实时:

(1)清除路床表层积水、垃圾及松软土

(2)控制路床平整度

(3)路床压实时,应先稳压后振动再碾压,压实度要达到检测要求

(4)压实后,如路床出现弹簧,应及时清理弹簧路床下的松软土或其他杂物,然后回填;路面开裂应及时翻晒,也可加适量的石灰或水泥搅拌;如果出现路床表面翘皮,首先清除表面翘皮部分,然后用旋耕机打毛表层,再加适量的灰土,再压实。

旧路在做路基处理时:

软路基一定要换填。

换填时,压实机一定要压实。

换填处不要用干土壤掺和,只能是碎石(或加入一点有固化剂的混合料)。

是老路基的,较硬部分不要再动,只要填平。

最好做厂拌法拌合混合料。

做样路时:

没有洒水车的,可以使用洗车机或者喷雾器。

没有中置式拌和机的,可以用20—30公分刀径的大型施耕机。

路段最好选路基较好的地段,并做好老硬好的标记,最好是选居住人口较少的、交通相对较少的路段。

五、检测指标

土壤固化剂篇3

关键词:土壤固化剂;盐渍土路基;击实;无侧限抗压强度;承载比(CBR)

地处辽河北岸的营口辽滨景观道路工程中,由于原状土质为淤泥质粉质粘土,土的坚固系数低,氯化钠盐份含量超过1%,这样的盐渍土路基易受水的侵害,导致路基的处理成为难以攻克的问题。以往在营口沿海产业基地修建的道路虽然采用1米粒料石灰土换填层的方法,但在工程造价和工程材料方面无疑是一项重大的消耗。为了同时兼顾增强路基强度和节约造价两方面的问题,采用新型材料无疑是最佳选择。本试验采用的土壤固化剂是经过大量实践应用的土壤固化材料,通过击实试验、无侧限抗压强度试验和承载比试验、弯沉与压实度现场检测所获得的数据证明,这一材料完全可以应用于此项工程。

1 原材料分析

1.1 土壤固化剂

土壤固化剂是一种离子型类固化剂,是一种高浓缩的酸性有机溶液,具有很强的氧化、溶解能力,可将土壤中的矿物质和土壤分子分解,使其重新结晶形成金属盐,产生新的化学键,保持土壤持久稳定。利用固化剂的强离子交换促使土壤具有活性,来破坏土壤颗粒表面的双电层结构,减弱土壤表面与水的化学作用力,破坏土壤毛细结构,脱出土壤颗粒表面水,使之成为自由水。通过碾压排掉水分子,使土壤由亲水性变为斥水性。土壤颗粒表面的相互作用增强,含水率下降,路面压得更为密实,形成坚实的板块,从而提高路基的水稳定性。

本试验采用的土壤固化剂为路邦EN-1型浓缩液,酸基化合物,硫酸含量>1% (wl),单位体积含硫量1mg/m3,比重为1.70/25 ℃,PH值1.05;密度1.70g/cm3,完全溶于水,蒸汽压0.133pa,形态气味为黑色、透明、粘状液体,具有较强硫酸气味。

1.2 原状土

土质类型为淤泥质粉质粘土;氯化钠盐份含量超过1%;坚固系数为0.6;土的液限为37%,塑性指数为13,土壤颗粒粒径≤15mm,有机质含量≤15%。

1.3 生石灰

采用当地生产的Ⅲ级钙质生石灰,有效氧化钙和氧化镁含量72.1%,未消解残渣颗粒含量11.3%,氧化钙和氧化镁分类界限3.9%。

1.4 水泥

水泥为营口金地球水泥有限公司生产的P・S・A32.5级矿渣硅酸盐水泥,初凝时间为210min,终凝时间为375min,3d抗压强度为4.2Mpa,3d抗折强度为16.6Mpa。

1.5 水

试验采用清洁的自来水,PH值为7.3。

2 土壤固化剂稳定土试验

本试验选取两组试样进行各项指标的检验,配合比例分别为:石灰:土=5:95;水泥:石灰:土=2:3:95。两组试样均掺加剂量为0.014%的路邦土壤固化剂。

2.1 击实试验与无侧限抗压强度试验

根据JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的T0804-2009重型击实试验甲法,得到两组相应的最大干密度和最佳含水量,根据T0805-1994无侧限抗压强度试验,得到两组试样的无侧限抗压强度结果,以上结果见表1。

表1 固化土击实、无侧限抗压强度试验结果

表1的结果显示,7d无侧限抗压强度结果代表值大于设计值,符合JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》石灰稳定类作为基层或底基层关于7d无侧限抗压强度的要求。

2.2 承载比(CBR)试验

根据JTG E40-2007《公路土工试验规程》中的承载比试验,得到两组试样的固化土承载比结果见表2。

表2 固化土承载比(CBR)试验结果

表2中所得的承载比CBR值均大于9%,符合JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》对CBR值的要求。

2.3 试验段与对比段弯沉现场检测

对比段铺筑20cm厚10%石灰土,固化土试验段铺筑5%固化土,养生3d后,根据JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》中的0951-2008弯沉现场测试规程,得到固化土路基试验段与对比段的弯沉结果见表3。

表3 固化土试验段与对比段弯沉现场检测结果(5:95石灰土路基)

对比段铺筑20cm厚水泥:石灰:土=2:3:95的水泥石灰稳定土,固化土试验段铺筑20cm厚水泥:石灰:土=2:3:95的固化土,养生7d后,根据JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》中的0951-2008弯沉现场测试规程,得到固化土路基试验段与对比段的弯沉结果见表4。

表4 固化土试验段与对比段弯沉现场检测结果

(2:3:95水泥石灰土路基)

从以上弯沉值的对比中可以看到,固化土路基的弯沉值明显低于石灰土和水泥石灰土路基,即掺加了固化剂的固化土路基强度高于石灰土和水泥石灰土路基。

2.4 试验段压实度现场检测

根据JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》中的0921-2008压实度现场测试规程,得到固化土路基试验段的压实度结果(单位为%)分别为:(石灰:土=5:95)96.2、96.9、97.3、96.7、97.8;(水泥:石灰:土=2:3:95)98.1、97.3、98.5、97.6、97.4。

以上两种配合比的固化土路基压实度现场检测数据符合CJJ1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》的要求。

3 结束语

从以上各项试验检测数据的结果中可以看到,掺加了0.014%土壤固化剂的固化土路基在7d无侧限抗压强度、承载比的技术指标上,达到了路基施工的规范标准要求,在现场弯沉、压实度的检测中,其技术指标也能够达到相应的规范标准要求,并且明显优于未掺加固化剂的对比段结构层。由此可见,土壤固化剂完全能够应用于营口辽滨景观道路工程的路基乃至底基层的施工,并且建议在营口地区有选择的使用,以利地方经济建设的发展。

参考文献

[1]JTG E40-2007《公路土工试验规程》.

[2]JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》.

[3]〕JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》.

[4]JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》.

土壤固化剂篇4

关键词:现代道路工程 土壤固化 固化剂

中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)01(a)-0052-03

现代道路工程建设当中,通过对软弱土壤进行固化处理,不仅要满足施工要求,还要降低施工成本。随着软弱土壤固化技术的发展,它在现代道路工程建设中也会发挥着越来越大的作用。20世纪60年代以来,固化剂已经成为一种新型固化工程材料,并在国外被广泛应用和研究。固化剂相比较水泥而言有更好的社会效益和经济效益,固化剂己经在实际工程中取得成果。我国研究人员首先对国外土壤固化剂进行了研究和应用,随着研究的深入,国内土壤固化剂的相关研究有了更大的进步,在宁夏、广东、北京、公路中有广泛的应用[1]。

1 传统无机筑路材料的固化研究进展

无机筑路材料的固化研究开始较早,国外学者对此进行了大量研究。Shirazi等通过对水泥和粉煤灰混合进行实验并且判定加固效果,确定出二者的最佳配合比[2];Bell在石灰和水泥中分别添加PFA试剂,探究了加固效果[3];Kamon等研究了使用熟石灰和三氧化二铁的工业废渣对土壤进行加固时,加入一定量的含铝煤泥可以提高固化土的强度[4]。Zalihe通过实验得出了粉煤灰能增大或膨胀土壤的强度,减少其塑性[5]。Sivapullaiah等得出了在粉煤灰中加入硅粉可以,提高固化土的无侧限抗压强度的结论[6]。Miller GA研制出ISS土壤稳定剂(Ionic Soil Stabilizer),通过化学反应使得离子进行交换进而减少了土壤中的空气和水,所以,土壤不会因为水分和空气的体积变化而膨胀或收缩[7]。

20世纪80年代土壤固化技术引进国内以来,国内学者对土壤固化相关技术展开了研究并取得了一定的成果。汪稔[8]等通过对石灰桩加固机理进行了详的分析,认为生石灰和粉煤灰搅拌并且夯实成桩后,生石灰吸收水分体积变大、释放热量同时产生Ca(OH)2,再与含有较高SiO2、Fe2O3、Al2O3成分的粉煤灰发生水化反应,将会产生强度、水硬性、水稳定性等性能良好的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙,提高了桩体强度。黄殿瑛研究水泥土添加硅粉后的相关变化,发现硅粉的火山灰效应与微粒充填效应[9],此技术使得水泥硬化,水化向更好方向发展,提高了固化土的强度。

2 高分子有机类化合物及生物酶固化研究进展

随着土壤固化研究的深入,越来越多的新技术得到了推广与应用。在20世纪80年代,美国科学家发明了帕尔玛技术[10],它是一种高效生物土壤稳定材料。近几年来,南非的CON-AID系列、Pansai系列、美国的Magic系列等高分子化合物获得了良好发展。Magic系列产品是一种高分子有机聚合物并且易溶于水,稀释比例为1∶1000。Pansai系列产品针对不同的土质规定了不同的稀释比,面对不同的土壤选择不同的试剂浓度,可以直接将试剂喷洒于土壤表面来进行固化。以上两种固化剂也有缺点,它们的水稳定性不够高,使用时可能造成加固土壤的强度分布不均匀[11-12]。

国内在有机类固化剂的相关研究中,与国外相比较还有很大差距,目前国内的研究还只是停留在实验室阶段。刘瑾等通过高分子聚合反应将丙烯酸等乙烯基单体合成了一种水溶性高分子土壤固化剂[13],但是没有明确指出该固化剂的固化机理。王银梅等采用兰州大学开发的高分子类固化剂SH对黄土进行了试验研究,SH固化后黄土的韧性和抗水性能好[14]。邹斌将其他高分子材料加入到脲醛树脂中,脲醛树脂的浆液具有高强度和抗水性,将其掺入土体后提高了固化土的强度[15]。彭波在粉质粘土中加入一种以高分子表面活性剂为主的液体固化剂并且进行了固化研究[16],并阐述了双电层理论固化土强度的形成过程,并且试验证明石灰固化土的效果不如该固化剂固化土。

在新型复合类土壤固化剂方面的研究,东南大学的黄晓明等以石灰、水泥、矿渣等一种或几种互配物作为主固化剂,选用胺基磺酸盐、碳酸钠、马来酸、硫酸铝钾、氟化钠、胡马酸、氢氧化钠和三乙醇胺等作为助固化剂,配制了一种TR型土壤固化剂[17],通过试验证明路用性能良好。李迎春采用复合固化剂,分别对粘土和粉土进行了对比试验,发现粉土和粘土存在着活性物质被激发的现象,产生了CSH凝胶[18]。

3 土壤固化剂改性土料的性能研究进展

土壤固化剂改性土料作为基层填料时,除了保证路基整体的强度、刚度、稳定性之外,土料自身还应具有合适的力学性能,以保证设计年限内路基功能的正常使用。肖寒冰等设计了普通硅酸盐水泥、硅灰、熟石灰三元混料方案,实验表明,其提高了固化土7 d无侧限抗压强度[19]。关喜才等利用EWEC土壤固化剂进行固化土壤的研究,通过对深层软土地基的实验,结果表明软土变硬且该地基强度和水稳性均有显著提高[20]。Himes[21]等利用季铵盐等改良材料来处理此膨胀砂岩,结果表明基本消除了膨胀砂岩遇水膨胀的特点,并且遇水之后渗透系数基本不会改变。中国矿业大学马占国[22]和淄博矿业集团亓爱国等通过对某矿区松散煤矸石进行系统的压实特性试验研究,测定了煤矸石的侧压曲线、压实曲线,探究了颗粒度对压实特性的影响,总结了泊松比、轴向应变、弹性模量、横向应变等变形模量的变化规律,并分析了压实过程中的变形机理。张书立使用中路系列固化剂对沈阳地区广泛分布的粉土和风积砂进行固化实验研究,获得了较为全面的固化土路用性能相关指标,试验结果表明,对于沈阳地区的混合土,添加了ZL-3固化剂之后,土壤力学性能得到提高,达到了二级公路道路底基层或基层的技术标准[23],对于缺乏筑路材料的施工地区,大大减少了运输距离,大幅降低了工程费用。

4 固化剂技术优势与存在问题

土壤固化技术优势明显,无论在技术性还是经济性都具有很的可行性,随着固化技术的发展,它在现代道路工程当中的应用会越来越广泛。同时,土壤固化剂作为一种新型土壤加固材料与传统的加固材料相比有着不同的特点,主要体现在以下几个方面。

(1)土体压缩效果较好。固化剂(尤其是液体固化剂)施工时很方便,它与土壤接触较均匀,反应较充分。

(2)固化剂与石料相比用量很少并且可以在施工工地制作,在减少运输和节约施工时间的同时大大降低了工程造价。

(3)固化剂的固结速度快,固化土强度高,同时固化土的抗干缩、抗渗性和抗冻性都好于传统的石灰稳定土和水泥稳定土。

5 结语

综上所述,可以确认土壤固化剂可以定向地改变原土料的力学性能,使土料更适合路基工程。但通过整理分析,也可以发现对于这些基础理论和应用技术的研究,尚存在一些问题有待进一步的探讨和研究,目前能够适应不同类型土体的土壤固化剂较少,不同种类的固化剂对不同类型的土体的加固效果差异也很大,固化剂的不普遍性导致了它不能规模化生产,严重制约了它的应用与发展。所以,需要加强对土壤固化的相关研究,使得土壤固化技术更好地应用于道路建设。

参考文献

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土壤固化剂篇5

【关键词】水土保持 边坡固化 植草技术

中图分类号:S157 文献标识码:A 文章编号:

一、前言

随着我国经济的快速发展,城市正在发生很大程度上的变化,但是很多地区的经济发展有较大的差异。经济能力、环境因素等都能够影响城市的发展建设情况。在城市建设中,水土流失的问题一直被作为重点内容来研究。比如在公路建设中,由于各地地质条件的影响,再加上雨水的冲刷,都会在很大程度上降低边坡的稳定性,这会形成许多工程灾害事故,如边坡侵蚀、坡面坍塌等情况。或是在河道边坡建设中,如果没有做好水土流失边坡固化工作,都会影响边坡的稳定性与安全性。因此研究水土流失的问题是至关重要的,要在最大程度上发展并应用边坡固化植草技术,该技术能够在水土保持方面提供巨大的作用。

二、边坡固化植草技术

雨水的冲蚀会在很大程度上造成边坡流泥冲刷等破坏,日晒以及冰冻会提高岩土表层风化剥蚀的速度。通过资料分析发现,经人工降雨实验,密铺草皮的边坡在受到历时30min、强度为0.8~1.3mm/min的暴雨下,只有很少的边坡径流量。雨滴落下产生的溅蚀作用较小,而且细水流的冲刷作用也明显减弱。主要是因为密铺草皮能够起到消能的作用以及茎叶的截留、分流的作用。一旦雨水渗入量有一定的增加,则表层土的含水量也跟着增加,这在一定程度上提高了根部吸收的能力,并将水蒸发掉。植被的作用是至关重要的,能够在很大程度上保持边坡的湿度,而且控制表土层含水量。

而进行植草的过程中,如果结合土壤固化剂,其作用更加明显。土壤固化剂能够具有长时间强化固结土壤的作用,在一定程度上减少流失。经固化剂处理后的土壤,土壤的强度、承载能力、密实度等都有一定的提高,这样能够在很多程度上延长表土固化工程的使用寿命,并对工程建设的成本有一定的减少。而且土壤固化剂能够对草籽的发芽力以及草苗破土的生长情况产生积极的作用,因此研究水土保持边坡固化植草技术是有重大意义的,本文将利用土壤固化剂与撒播草籽相结合的方式治理工程边坡的水土流失。

三、针对水土保持边坡固化植草技术,进行实验研究

1、试验位置设定

该试验的位置是选在坡比和表土紧实度一致的河堤边坡,在实验前先对河堤边坡进行除杂、松土、修整等预备工作。每个试验小区要连续排列,其规格统一设置为长13m,宽5m,面积为65平方米。总共设置4种不同的试验小区,选择其中一种作为对照小区,并针对每种处理方法设置2个重复试验小区,因此试验过程中一共设置8个小区。

2、技术方法

(一)选择并处理草籽

在选择草种时,要选择耐旱、耐贫瘠、喜酸性的品种。此次试验研究是选取黑麦草与百喜草,按照1:5的比例进行混播,播种量为20g/m2。在播种之前,要进行种子催芽以及消毒处理。

(二)其他材料

在试验过程中,选取的其他材料主要是土壤固化剂、覆盖用膜和基肥。

(1)土壤固化剂。固体土料固化剂:采用高强固化粉剂,由武汉路德材料有限公司研制;液体土料固化剂:采用利路力土壤固化剂,是一种类似乳胶状的化学液剂,由德国科学家研制,国内由云南昆明礼通利路力有限公司经销。

(2)覆盖用膜。采用PVC 无纺布,规格为10g/m2.

(3)基肥。采用广州市生产的磷酸复合肥。

3、采用的技术方法

此次试验设置8个试验小区,总共存在4种处理的类型,并设置2个重复的类型进行对比研究,每个小区采取的水土保持措施如下。

(一)第一处理方法是应用在对照区上,设置一组对照区,小区只是进行整地直播处理。先对小区进行整地,然后在试验小区上直接播撒混合细沙的草籽,所设置的其他因素与其他小区一致。

(二)第二个处理方法是进行整地直播与覆无纺布相结合的方式。小区进行整地结束之后,将混有细沙的草籽直接撒播在小区上,然后用PVC 无纺布覆盖试验小区。

(三)第三个处理方法采用整地直播与固化剂相结合的方式。小区进行整地之后,在试验小区上直接播撒混有细沙的草籽,然后对其喷洒固化剂。所喷洒的固化剂的用量控制在250g/m2、而所使用的利路力土壤固化剂用量控制在50ml/m2.

(四)第四个处理方法是采用整地直播、固化剂使用以及pvc无纺布覆盖相结合的方式。小区进行整地之后,对其直接播撒混有细沙的草籽,并将固化剂喷洒在对应的小区上,最后覆盖PVC无纺布。所使用的高强固化粉剂的用量为:250g/m2、利路力土壤固化剂的用量为:50ml/m2

4、调查方法

(一)土壤抗侵蚀能力在播种的2天之后,让试验区经历一场降雨过程,降雨时间为2小时,强度设置为35mm/h.经过此次降雨,采取侵蚀沟断面-体积的方法进行调查并实测,并对试验小区的土壤侵蚀量即流失量进行计算归纳。

(二)草籽出芽情况。再调查草籽的出芽情况时,主要是选用对角线五点法,该方法有一定的科学性。调查时间是设置在草籽发芽初期以及发芽七天后。在统计调查结果的过程中,主要是采用算术平均法对小区内单位面积的草籽发芽出苗情况进行计算。

5、结果分析

(一)草籽出芽情况。通过采用对角线五点调查法对各试验处理小区进行的草籽发芽生长情况的实测调查,结果表明,不同试验处理小区的草籽发芽生长情况存在明显的差别,其中以“ 整地直播+ 固化剂+ 覆无纺布”处理小区的草籽出芽率最高,“ 整地直播+固化剂”处理小区次之,而“ 整地直播”处理小区最低( 见表(1)。可见,与“整地直播”处理的对照小区比较,固化剂对提高草籽出芽率具有一定的保护和促进作用。

(二)抗侵蚀情况

在对各试验小区进行调查的过程中,主要是采取侵蚀沟调查法,并实测土壤的流失量。试验结果表明,采取不同的处理方法,会使得小区的土壤流失量不同。在8个试验小区中,其中“整地直播+固化剂+覆无纺布”的处理方法得到最好的试验效果,其土壤流失量最低。而单单采用整地直播方式的处理小区具有最大的土壤流失量。因此使用固化剂能够在很大程度上对土壤表层起到固化的作用,并对表土抗冲蚀的能力有一定的提高。

四、结语

通过实验研究发现,土壤固化剂对土壤的团粒结构有很大的增强作用,能够保证土壤中颗粒与颗粒之间有更强的凝聚作用,从而确保表土层冲刷能力以及抗侵蚀能力的提高,并促进播撒草籽的发芽率以及草被的生长情况。而植草技术是一种传统的水土保持方法,进行一定程度的植草,能够在很大程度上降低水土流失的情况。通过土壤固化剂与传统的植草技术相结合的方式,能够在边坡防护与绿化中产生更重大的作用,不仅能够快速有效的维护边坡稳定,还能保证生态绿化种植的效果更好的发挥,该技术在边坡防护中是一这行之有效的新技术。

参考文献

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土壤固化剂篇6

一、 土固精土壤固化剂施工前期的准备工作

(1)固化土结构层施工采用路拌法和厂拌法。对于二级以下的公路或塑性指数较大的土质,基层和底基层可采用路文秘站:拌法施工;对于二级公路,底基层宜采用稳定土拌和机路拌,基层宜采用厂拌法拌制混合料。对于高速公路和一级公路,基层必须采用厂拌法拌制混合料并宜用摊铺机摊铺混合料

(2)固化土结构层完成施工日最低气温应在3。c以上,宜经历半个月左右温暖和热的气候养生为最佳。多雨地区,应避免在雨季进行固化土结构层的施工

(3)在雨季施工固化土结构层时,应采取必要的防雨水措施,防止运到路上集料过分潮湿,并应采取措施保护石灰(或水泥)免遭雨淋。有条件的地方要做好基层用土的土场防雨,防止雨后土中水分过大,影响使用

(4)在固化土结构层施工时,应遵守下列原则:

a、细粒土应尽可能粉碎,土块最大尺寸不应大于15mm。 b、配料应准确,根据不同层次,采用0.012%-0.018%的比例稀释。

c、路拌法施工时,水泥或石灰应摊铺均匀。

d、固化剂剂量应准确,使用前摇匀,合沉淀充分溶解。

e、喷洒固化剂稀释液及拌和应均匀。

f、应严格控制基层的厚度和高程,其路拱横坡应与面层一致。

g、应在混合料处于最佳含水量或略小于最佳含水量(1%-2%)时进行碾压。

h、固化土结构层结构层应用18-22t以上的压路机碾压,最好采用重型压路机,以达到最佳的压实效果。每层的压实厚度可以根据试验适量增加。压实厚度过大时,应分层铺筑,每层的最小压实厚度为12cm,下层宜稍厚。对于固化土结构层,应采用先轻型、后重型压路机碾压。

j、用于固化层的素土摊铺为要求压实厚度的1.5倍左右。

k、路拌法施工时,必须严密组织,采用流水作业法施工,宜边拌和边运至现场摊铺,防止混合料积存和堆底不净现象。尽可能缩短从加固化剂稀释液拌到碾压终了的延迟时间,此时间不应超过3-4h,并应短于水泥的终凝时间。

l、固化土结构层上未铺封层和面层时,禁止开放交通;当施工中断,临时开放交通时,应采取保护措施,不使基层表面遭到破坏。

i、固化土结构层作为沥青路面的基层时,还应采取措施加强基层与面层的联结。

二、土固精土壤固化剂在旧路改造的施工工艺流程

针对旧路改造给施工带来的不便和旧路改造综合处治方案设计时考虑,最好采取固化土厂拌法来施工

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三、厂拌法的特点

(1)机动灵活。(可以分几个步骤施工、取土。晒土、保存、搅碎、拌合、摊铺、压实)

(2)施工时间短,摊铺后直接压实,不会引起半封闭路段堵车,特别是路窄,车流量大的道路

(3)粘性度大的土壤易被搅碎,土壤保持干燥

(4)适宜于变化多端的南方雨水天气

土壤固化剂篇7

【关键词】抗疏力固化材料;击实试验;无侧限抗压强度试验;无侧限抗压强度

1.引言

土壤固化剂是在常温下能够直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质的土壤硬化剂。它实际上是利用外掺剂对土体进行化学处理,来改变土壤的组成和土体的工程性质, 从而提高土体强度, 改善土质压实性。从固化剂发展的过程以及固结机理来看, 现有的固化剂大体可以分成四大类:石灰水泥类固化剂、矿渣硅酸盐类固化剂、高聚物类固化剂、电离子溶液( ISS) 类固化剂,也可通称为无机结合料。其中,石灰水泥类固化剂和矿渣硅酸盐类固化剂即我们所认识的传统意义上的无机结合料类。本文针对抗疏力固化材料,参照无机结合料稳定土,就抗疏力固化土室内室内无侧限抗压强度试验进行探讨,在此基础上研究抗疏力新型固化材料的无侧限抗压强度的变化情况。

2.原材料性质

2.1土的分类及定义

作为研究对象的土壤取自重庆市黔江区,对土样进行粒径分析,属于细粒土。采用液限和塑限联合测定法测得土样的塑性指数Ip=12.7,该土为含砂低液限粘土。

2.2土颗粒组成特征

土颗粒级配曲线如图1:

2.3固化剂

本研究采用的固化剂:抗疏力固化剂。抗疏力系统包括两部分:水剂(Q999),呈无色无味且溶于水的透明液体,属于一种高分子聚合物;粉剂(K888),呈灰白色。

3.击实试验结果

试验采用重型击实试验,取98击条件下的土的干密度为最大干密度,通过对比素土及其固化土的最大干密度和最佳含水量,从而分析抗疏力固化材料(粉剂和水剂)对土的干密度及含水量的影响。击实试验结果如表1所示。

4.室内无侧限抗压强度试验

根据击实试验得到的最佳含水量和最大干密度分别做抗疏力固化材料粉剂掺加量为1%、2%、3%(水剂对应分别为2%、4%、6%)的7d、28d、90d无侧限抗压强度试验,比较固化剂不同掺量试件不同龄期的无侧限抗压强度变化情况。

无侧限抗压强度试验采用静压成型的试件成型方法,制成直径×高=50mm×50mm 的试件,并参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51—2009)规定进行养生,用路强仪测其无侧限抗压强度。试件养护采用两种养护方式:标准养护方式,即试件脱模后用塑料袋装好放在恒温恒湿的养护室里养护,进行无侧限抗压强度试验前一天泡水(泡水时试件一半置于水中,一半暴露于空气中);自然养护方式,即试件脱模后用塑料袋装好放在室内自然养护。每种养护方式各制作6个试件。试验结果如表2所示。

由室内无侧限抗压强度试验中可以看出抗疏力固化土的水稳性能差,自然养护中试件的强度比标准养护中试件的强度高,这是因为养护室内空气潮湿,也再次说明抗疏力固化土的水稳性能差。而在空气中干燥养护的试件,因为抗疏力固化剂降低土微粒界面活性,阻断土体中的毛细水通道,排斥出粘土微粒表面的结合水和土中的自由水,压实土体中的空隙,利用土颗粒内部原始内聚力使其重新组合而产生不可逆转的凝聚,强度明显高于标准养护。抗疏力固化土强度增长比较缓慢,尤其是在标准养护状况下,90d、28d强度比7d强度并没有增长许多。

另外,抗疏力固化土有一个优点,就是经试验破坏之后的试件,粉碎之后,按最佳含水量和最大干密度加水可以再生利用,在空气中自然养护7天后依然还有一定的强度,试验的结果如表3所示。

由表3可以看出抗疏力固化土再成型之后强度接近0.4MPa。这是因为抗疏力对任何粘性土壤都具有再石化作用,而且抗疏力固化剂中的粉剂(K888)是一种干燥的化学有机物质,它能保护处理后的土壤,并增加土壤特殊的粘合特性,所以,即使已经使用过的土依然可以在不添加人和辅助成分的情况下,再次成型利用。

5.结论与思考

对于抗疏力固化材料,通过对抗疏力固化土室内击实试验的研究及分析,本文得出以下结论:

(1)通过试验表明,抗疏力固化土的无侧限抗压试件耐水性较差,在水中进行浸泡时会崩塌,但掺抗疏力的试件比未掺抗疏力试件完全崩塌所需的时间要长。但是在本文指出的自然养护状况下,试件强度虽然会降低,但还是具有一定强度。

(2)通过室内无侧限抗压强度可以看出,在标准养护条件下的试件强度比干燥养护条件下的试件强度要低。通过不同龄期的强度对比,抗疏力固化土强度发展比较缓慢。

(3)抗疏力固化土可以循环使用,即可以再生利用。

通过室内无侧限抗压试验研究,针对抗疏力固化土,本文提出一个重点问题:在试验过程中,是否可以通过改变试件成型的方法来改善抗疏力固化土的水稳定性。

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土壤固化剂篇8

50年代以前,土壤结构改良剂的研究仅限于天然结构改良剂,研究较多的是藻朊酸盐,它是从藻类中抽取的多糖羧酸类化合物,藻朊酸钠用量01%(按土重计算)便有显著的改土效果。但由于天然结构改良剂易被土壤微生物分解且用量较大,难以在生产上广泛应用,于是,人工合成结构改良剂的研究便逐渐开展起来。克里利姆土壤改良剂是初期人工合成的改良剂,主要成分是聚丙烯酸钠盐,具有高效、抗微生物分解、无毒等优点。最近几年,高效低用量土壤结构改良剂出现,使用方法不断改进,使用成本逐渐下降,使其具有越来越广阔的应用前景。

1土壤结构改良剂的种类、性质

土壤结构改良剂是根据团粒结构形成的原理,利用植物残体、泥炭、褐煤等为原料,从中抽取腐殖酸、纤维素、木质素、多糖羧酸类等物质,作为团聚土粒的胶结剂,或模拟天然团粒胶结剂的分子结构和性质所合成的高分子聚合物。前一类制剂为天然土壤结构改良剂,后一类则称为合成土壤结构改良剂。

1.1天然土壤结构改良剂

1.1.1天然结构改良剂的种类

1.1.1.1腐殖酸类以泥炭、褐煤为原料制成褐腐酸钠或钾,它们是一大类多环稠环有机化合物。其结构与土壤腐殖质相似。

1.1.1.2多聚糖类从瓜尔豆中提取的一种高分子物质。

1.1.1.3纤维素类主要成分为纤维素,用碱液加湿处理后,即产生纤维糊,可做为结构改良剂。

1.1.1.4木质素类一般以纸浆废液为原料制成,包括木质素磺酸、木质素亚硫酸铵、木质素亚硫酸钙等。

1.1.1.5其它粉煤灰、糠醛渣、沼渣。

1.1.2以多聚糖和腐殖酸类说明天然结构改良剂的性质和作用机制

多聚糖是一种水溶性天然土壤结构改良剂,它是从瓜尔豆中提取的一种高分子物质,其分子质量大于2.0×105u。多聚糖在水溶液中是一种生物不稳定性物质,在土壤中能被微生物降解成小分子物质,因此,改良土壤时,用量大于人工合成改良剂。多聚糖是一种线性的绕曲的高分子聚合体,在其链条上有大量的-OH,羟基与粘粒矿物晶体表面上的氧原子形成氢键,示意如下:粘土晶面Si-O……HO-R-OH-O-Si粘土晶面,将分散的土壤颗粒胶结在一起形成团聚体。多聚糖的亲水基-OH与粘粒的氧键,其键能为20.9~41.9kJ/mol。由它胶结的微团粒或团粒具有相当程度的稳定性。这样,粘粒表面吸附的水分子被高分子有机化合物取代,而且有机化合物的亲水功能团与粘土矿物的活性点相结合,于是,粘粒表面为疏水的烃链所被覆,从根本上改变了粘粒的水合性和胀缩性,使生成的团粒具有水稳性。

1.2人工合成土壤结构改良剂

1.2.1聚乙烯醇(PVA),属非离子型聚合物,结构式为:

1.2.2聚丙烯酰胺制剂(PHM),结构式:

这种制剂中的干物质含量为80%,干物质中的含氮量为192%。

1.2.3沥青乳剂(ASP)

1.2.4聚丙烯腈

-(-CH2-CH-)a-(CH2-CH)b-

||

COO-CH+

它们是由单体聚合而成的,单体有乙烯单体(CH2=CH2)、丙烯酸(CH2=CH-COOH)、丙烯腈单体(CH2=CH-CN)等。在聚合物链条上有许多功能基,其中有些是活基,如羧基(-COOH)、氨基(-NH2)等。这些活基在溶液中解离后,就使聚合物成为带电离子,或是聚合阴离子,或是聚合阳离子。合成的结构改良剂一般具有很强的粘结力,能把分散的土粒粘结成稳固的团粒。阳离子型聚合改良剂与粘粒上的负电荷结合,胶结分散的粘粒形成团聚体,阴离子型结构改良剂作用机制不同于阳离子型,它与带负电荷的土粒结合分三种情况:一是由氢键连结,即阴离子型结构改良剂分子上的羟基(-OH)与粘粒矿物晶体面上氧原子结合形成氢键;二是在低pH条件下,阴离子型结构改良剂产生正电荷,与粘粒晶面上的负电荷形成离子键;三是高价矿质离子作为盐桥分别与阴离子型改良剂分子上的负电荷和土粒上的负电荷结合形成离子键。

2土壤结构改良剂的应用效果

2.1改善土壤结构

土壤结构改良剂能有效地改善土壤团粒结构,减小土壤容重,增加总孔隙度。西南农业大学曾觉廷的研究证明,土壤改良剂能使分散的土粒形成微团聚体,进一步形成团聚体,不仅增加土壤中水稳性团聚体的含量,而且显著提高团聚体的质量。在盆栽土壤试验中,大团聚体含量比对照增加了,PHM为20.88%,VAM为4.73%,HNA为2.24%。陕西农科院土肥所宋立新的试验表明,0.5~0.25mm团聚体相对增加3.7%~54.6%,结构改良剂不仅能使分散的土粒团聚,还可使微团粒相互粘结,所以施用结构改良剂后,大团粒的比率大大增加。有人曾做过试验,施入0.05%CRD-1816后,2~5mm及大于5mm的团粒占团粒总数的63%,施用量增至0.15%时,则达90%,而对照仅为11%。结构改良剂促进团粒结构形成的同时,还提高了土壤总孔隙度,降低土壤容重。紫黄泥土施用PHM(0.4%)和VAM(0.1%)后,土壤中>50μm孔隙分别是18.3%和11.7%,而对照仅有7.7%。最近,山西省农业科学院土肥所研究了粉煤灰的改土效应,试验结果表明,土壤施入粉煤灰后,可以降低容重,增加孔隙度,调节三相比,提高地温,缩小膨胀率,明显地改善了粘土的物理性状。

2.2提高土壤蓄水保水能力

西南农业大学陈萌在紫色土上的试验证明,PHM和VAM均能提高土壤持水量和释水量,增大土壤吸持水分对植物的有效程度。中国农科院汪德水的研究结果说明,沥青乳剂和PHM均能减少土面水分蒸发,保蓄水分,提高水分利用效率。王久志在土壤结构改良剂覆盖改土作用的研究中指出,施用沥青乳剂后,在0~15cm和1m土层内,土壤含水量分别增加19.33%~27.44%和10%。在蒸发的3个阶段中,沥青乳剂具有抑制水分蒸发的效果,抑制率达14.7%~32.3%。

2.3提高土壤温度

沥青乳剂可以提高地温。有试验证明,施用沥青乳剂后,在1d内或一年内土壤温度均高于对照,日平均增温2.1℃。宋立新等研究证明施用沥青乳剂增高耕层地温,较对照高0.8~1.5℃。

3土壤结构改良剂使用技术研究

3.1土壤结构改良剂的用量

大,则成本高,投资大,有时还会发生混凝土化现象。根据土壤和土壤改良剂性质选择适当的用量是非常重要的,80年代,Hedrick和Mowry等报道,聚电解质聚合物改良剂能有效地改良土壤物理性状的最低用量为10mg/kg,适宜用量为100~2000mg/kg。奥田东等指出,以5000mg/kg用量为极限,超过这个极限,反而不利于团粒的形成。近几年来的研究结果与以前有所不同,1986年,Wallace试验证明,使用量为4mg/kg时,水稳性团粒增加的幅度大,说明聚丙烯酰胺用量低于10mg/kg,也具有一定的改土效果。

3.2土壤结构改良剂的使用方法

如果将粉剂直接撒施于表土中,由于结构改良剂很难溶解进入土壤溶液,这种施用方法的改土效果很小,在相同情况下,将改良剂溶于水施用,土壤的物理性状明显得到改善,例如,每公顷用42kg固态聚丙烯酰胺,土壤团聚体和土壤导水率均未增加,但改良剂溶于水施用,每公顷只用32.2kg聚丙烯酰胺,团聚体增加45.2%,土壤的物理性状有较大改善。

3.3施用时土壤墒情

以前普遍认为,要在表土墒情适宜时进行,适宜的湿度为田间最大持水量的70%~80%。最近,由于施用方法从固态施用到液态施用的改进,施用时对土壤湿度的要求与以前不同。研究证明,施用前要求把土壤耙细晒干,且土壤愈干,愈细,施用效果愈好。

4在烟草上应用展望

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