周炜1,2,娄宗科1,谭明1
(1.西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌712100; 2.陕西省水利厅水电处,陕西西安710004)
摘要:研究了不同固化剂用量和不同聚丙烯纤维掺量对固化土抗渗性的影响。结果表明,当固化剂量一定时 (1∶8),随着纤维掺量的增加,固化土不透水性系数先增加后下降,在纤维掺量为0.5~0.9 kg/m3时,不透水性系 数达到最大。说明掺入聚脂纤维阻止了固化土裂缝的出现和开展,从而提高了固化土的抗渗性;当纤维掺量一定时 (0.9 kg/m3)随着固化剂掺量的减小,固化土不透水性系数不断减小,这说明在一定条件下固化剂是影响固化土渗 透的主要原因。纤维掺量和固化剂掺量的最优搭配是纤维掺量0.9 kg/m3、固化剂掺量1∶8。
关键词:固化土;聚丙烯纤维;不透水性系数
中图分类号:TV443.9 文献标识码:A 文章编号:1672-643X(2008)06-0096-03
土壤固化剂作为一种土体固结材料是在常温下 能够直接胶结土体中土壤颗粒或能够与粘土矿物反 应生成胶凝物质的土壤硬化剂。土壤固化技术从20 世纪40年代开始蓬勃发展,至今已在建筑基础、公 路建设、堤坝工事、井下作业、石油开采、垃圾填埋、 防尘固沙等领域获得应用,包括机械方法、物理作 用、化学胶结等多种手段,综合了力学、结构理论、 胶体化学、表面化学等众多理论,它的处理对象也 扩充到砂土、淤泥、工业污水、生活垃圾等多种固体、 半固体物质,处理的目的也不仅仅是单一的加固, 还包括增加抗渗性、提高抗冻能力、防止污染物质泄 漏等诸多方面[1~4]。
许多研究和应用实践[5~8]表明:固化土作为渠 道衬砌材料,具有就地取材、减少砂石用量、无环境 污染、节省工程造价等优点,表现出良好的应用前景,引起了人们越来越多的关注和研究热潮。然而, 天然土体自身活性差、塑性收缩大[9],将其作为现场 铺筑的渠道护面材料时,衬砌体强度低、容易发生龟 裂,如何提高固化土的强度、防止发生收缩裂缝,已 经成为固化土研究应用中急需解决的主要问题之 一。受到改性处理的聚丙烯纤维在混凝土或砂浆中 可大大提高其抗裂防渗性能的启发[10],本文以陕西 杨陵黄土为研究对象,将聚丙烯纤维作为固化土的 加筋材料,研究掺入聚丙烯纤维后固化土抗渗性的 变化规律,为固化土在渠道衬砌等工程中的应用提 供依据和参考。
1 材料与方法
1.1 试验所用原材料
试验用土为陕西杨凌黄土,其流限WL=32 %,塑限Wp=17.2 %,塑限指数Ip=14.75,标准击实 后测得素土最大干密度为1.663 g/cm3;采用的聚丙 烯纤维为束状单丝,直径20μm ,长度15 mm,抗拉 强度>550 MPa,无毒;固化剂采用河南海威建材有限公司生产的高耐水土体固结剂HEC,其凝结时 间、安定性等技术指标均符合现行国家标准的规定, 其性能见表1。
1.2 试验设计
选纤维掺量和固化剂用量(用掺入比表示,即固 化剂和素土的质量比)为试验因子,渗透系数为考核 指标。试验分两组进行,第一组试验固定固化剂用量 (1∶8),聚脂纤维设8个处理水平,分别用N1、N2、 N3、N4、N5、N6、N7、N8表示纤维掺量为0、0.3 kg/m3、0. 5 kg/m3、0. 7 kg/m3、0. 9 kg/m3、1. 1 kg/m3、1.3 kg/m3、1.5 kg/m3;第二组试验选取聚 脂纤维掺量为0.9 kg/m3,变化固化剂的用量,分别 以N9、N10、N5、N11、N12表示固化剂用量为1∶4、 1∶6、1∶8、1∶10和1∶12,目的在于考查固化剂用量对固化土渗透性的影响以及固化剂和纤维掺量的适用性。同时,还将本试验的结果与不掺加固化剂和 纤维的素土(N0)试验结果进行比较,目的在于考查固化剂和纤维对固化土的渗透性的影响。