1. 2 土壤固化剂
固化剂为水泥、粉煤灰、矿渣等按照一定的比 例混合而成。固化剂的掺量按照干土质量的百分 比计算,记为αω。本文所用固化剂属于无机类水 泥基材料,所以,固化土体与水泥(固化)土最接 近,在研究方法和性能参数上可比照水泥土进行。
1. 3 试验方法及设备
按照各组混和料的最优含水率在钢模中压制 成40 mm×40 mm×160 mm的试件。试件在(2 ±2)℃环境中带模密封养生3 d,拆模后,将试件 密封,仍在上述环境中继续养生。养生结束后,在 MTS 810材料试验机上进行力学性能测试。试验 采用控制位移加载:除北京粉土试件的加载速率在 后文特别注明外,其余试件单轴抗压的加载速率均 为0. 03 mm/min;抗折试验采用三点抗折方式,跨 距为120 mm,加载速率为0. 01 mm/min。
2 试验结果与分析
2. 1 单轴无侧限抗压的应力-应变关系
固化土试件在单轴无侧限条件下测得的抗压 应力-应变关系见图2和图3。可见,当固化剂掺 量为5%时,青海粉土(N)和青海砂土(S)的固化 体的强度很低,小于0. 5 MPa,应力-应变曲线表 现出非常明显的塑性特征,峰值应变超过0. 6%, 属于典型的塑性破坏。当固化剂掺量超过15% 时,固化盐渍土的强度大幅度提高,应力-应变曲 线具有明显的弹塑性特征,典型的曲线一般具有3 个发展阶段:
1)弹性阶段。当荷载小于极限荷载的30% ~ 40%时,应力-应变曲线基本上呈直线发展。但如 果在此阶段卸载,将会有不可恢复的塑性变形发 生,即便如此,仍然可以在一般的数值分析中将此 时的固化盐渍土视为弹性体处理[1]。
2)塑性硬化阶段。弹性阶段之后,曲线会出现 一个塑性硬化阶段,即在线性段结束后,在到达极 限荷载之前,随着应变的增加,屈服应力也在不断 增加,如在图2(a)和(b)中的曲线2和图3(b)中 的曲线5都具有明显的塑性硬化阶段。
3)软化阶段。应力达到极限后,随着应变的增 加,应力开始迅速下降,这一阶段称为软化阶段。 由图2和图3可知,固化剂掺量的提高和养生 期的延长,都能在一定程度上提高固化土的强度 而且,固化剂掺量进一步提高后,材料发生脆性破 坏的特征越趋明显。试件饱水1 d后,与未饱水试 件相比,曲线形态相似,但强度与弹性模量有所下降。
当固化剂掺量超过15%, 7 d和28 d试件的峰 值应变大多集中在0. 3% ~0. 4%,约为普通混凝 土峰值应变0. 1% ~0. 2%的1. 5~2. 0倍。28 青海粉土(N)试件的弹性模量的平均值约为2. GPa。
非盐渍土北京粉土(J)固化后的应力-应变曲 线因养生期和加载速率的不同而有所差别,但曲线 形态与固化盐渍土的相似(图3(b)),二者并无本 质不同。