CMSC型固化剂改良土的新型CBR试验研究(4)

　　
    以A3和A6、B3和B6两组相同石灰掺量为例, 随着CMSC-A和CMSC-B型固化剂剂量的增加, 7d的CBR值分别降低了46. 12%和24. 14%, 28d 的CBR值则降低了66. 44%和14. 57%。这表明土 中掺入一定剂量石灰的同时, CMSC型固化剂的剂 量应保持较低,约为2%,这将会促进石灰土发生胶 凝反应,产生新的凝胶物质,较大程度地提高改良土 的强度。相反,若是CMSC型固化剂的掺量过大时, 过量的CMSC型固化剂不仅由于自身具有一定的侵 蚀性,更由于反应产生过量的凝胶物质具有结晶压 力,而使石灰土的结构膨胀开裂,反而极大降低了改 良土强度。
    从养护龄期来看,龄期为7d的试件,其强度尚 处于增长之中,以A3和B3试验的CBR值最高,分 别为112. 26%和161. 55%;龄期为28d的试件中, A3和B3试验的CBR值依然最高,分别提高了 55. 31%和3. 74%。由此可见,随着龄期的增长,试 验的CBR值逐渐增大,各组试验值之间的差异逐渐 减小。这表明CMSC型固化剂具有一定缓凝作用, 需要较长的龄期才能保证改良土具有足够强度。 从A、B两组试验结果的综合对比来看, B方案 的整体效果要好于A方案,这表明B处理方案能较 好地去除CMSC型固化剂原料中所含有的一些可溶 磷、结晶水等杂质,如石灰可与可溶磷反应生成磷酸 钙,分布于土体结构的毛细孔中,从而大大降低了可 溶磷的侵蚀性。而A方案的处理方法显然并不及B方案的处理彻底,在掺入土中后,反会消耗与此同时 掺入的石灰剂量,从而在一定程度上降低了改良土 强度。同时,B方案也更加易于工程应用。
    与表3对比来看,同为7d龄期的B3试验的 CBR值,较之掺灰量为8%的石灰土,其值提高了 48.6%,显然CMSC-B型固化剂的掺入,促使新的 凝胶物质的生成,增强了改良土结构的致密性,极大 提高了改良土的整体强度。
    3 CMSC型固化剂加固机理分析
    该特殊软土,由于其粘粒含量较高,塑性指数大 于30,因此风干土易形成粒径较大且较坚硬的团 粒,潮湿时又易形成粘团。因此,单独向土中掺入生 石灰,特别是采用干法制样时,由于风干土颗粒的体 积较大,不易粉碎,掺入的生石灰易包裹在土颗粒表 面。后洒水配制最优含水率时,生石灰水化生成Ca (OH)2仅与团粒的表层土粒发生反应,造成改性的 物理化学反应仅发生在团粒的表面,而不易达到改 良的真正效果[10]。若是采用湿法掺入,由于含水率 较高,土样易形成粘团,掺入的石灰很难拌和均匀, 同样影响改良效果。
    而将一定量的CMSC型固化剂和石灰掺入土 中,由于新掘出的土料含水率较高,生石灰易水化生 成Ca(OH)2,且固化剂中的Ca2+离子化合物微溶于 水中,以上化合物的Ca2+离子都易进入到土颗粒内 部。但固化剂中的Ca2+离子化合物,相较于Ca (OH)2而言,更稳定,更不易与空气中CO2发生反应 而造成Ca2+离子的流失。因此固化剂中该化合物 所含Ca2+离子易充分地被粘土颗粒吸收,从而补充 了Ca(OH)2由于易与空气中CO2发生反应所造成 的Ca2+离子的流失。同时在二水硫酸钙的参与下, Ca(OH)2与土中的活性硅铝矿物(主要成份为SiO2 和Al2O3)在水的参与下反应生成一种含有水化硫 铝酸钙凝胶的复合凝胶,从而使土粒结团、降塑,胶 凝物生成,构成了凝胶团聚结构。然后在常温自然 养护条件下,水化硫铝酸钙凝胶将会从复合凝胶中 离析出来,生成钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4· 3H2O)针棒状晶体[11]。具体化学反应可见下式: