CN111337624A - 一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，包括：测定掺加份量a的传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性；测定掺加组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂，b<a；在掺加组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性均大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性时，判定新型固化剂适用于固化土。本申请提出了一套完整的道路工程固化土用新型固化剂的适用性判定方法，该方法能够帮助施工单位快速有效地在市场上选择合适的新型固化剂品种，从而提升固化土的工程性能，提升道路工程的整体质量，解决传统固化剂在使用过程中存在的易发生干缩裂缝等典型问题。

Description

一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法

技术领域

本公开的实施例一般涉及到固化土硬化领域，更具体地说，涉及一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法。

背景技术

我国道路工程施工中，各种石料是路面基层的重要原材料，且需求量巨大。但石料的开采不仅对生态环境造成破坏，同时长距离运输增加了投资成本，消耗的大量燃料也会加重空气污染。如何充分利用当地的材料，节约石料的使用，减少运输成本，成为道路研究人员亟待解决的问题。而固化土硬化后可局部代替砂石料基层，尤其是对于缺少砂石的地区，通过固化土硬化来局部代替砂石料基层就显得尤为必要。同时，通过固化土硬化后局部代替砂石料基层等土壤固化技术在道路工程建设领域的应用还具有以下几方面优点：(1)环保无污染。使大量的渣土、尾矿变废为宝，实现了人们“土变石头”的梦想。(2)工程施工方便。解决了道路工程水稳层稳定土所需的碎石料短缺、成本高、运输麻烦等问题。(3)满足路用性能要求。使土壤成为相对强度高、收缩量小、压实度高的一种性能优异的复合材料。(4)降低工程成本，提高经济效益。

而在现有方案中，固化土硬化离不开固化剂的使用，而固化剂可以分为传统固化剂和新型固化剂。而传统固化剂一般包括水泥、石灰、粉煤灰、矿渣和石膏等固化剂，而新型固化剂一般都是对传统固化剂起辅助作用的材料，能够在固化土壤时起到类似催化的作用，而新型固化剂的合理使用不仅能够大量减少传统固化剂的用量，同时，还能够减少或降低传统固化剂造成的干缩裂缝，同时使土壤固化后的强度、刚度和耐久性等方面均得到提高。而目前，传统固化剂的使用技术已相当成熟，且有成熟的标准规范可供参考。但如何进行新型固化剂的使用、选择或是鉴别依旧是行业内的空白，但现在市面上已经出现了各种种类的新型固化剂，而施工单位在选择使用时，没有标准的验证方法可供遵循。而本申请的目的就在于针对市场上出现的各种新型固化剂提出一种的新的鉴别或是选择方法，以便施工单位能够快速方便地选择或是鉴别出与固化土相适配的新型固化剂。

发明内容

本发明旨在解决上述提出的一种或多种问题。

为解决上述问题，本发明第一方面提出了一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法。

本发明的第一方面的实施例提供了一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，包括：

测定掺加份量a的传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性；

测定掺加组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性，其中，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂，且b<a；

在掺加所述组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性均大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性时，判定所述新型固化剂适用于所述固化土。

在该步骤中，要求掺加组合固化剂的固化土的强度要大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度，且要求掺加组合固化剂的固化土的刚度要大于仅掺加传统固化剂的固化土的刚度，同时，要求掺加组合固化剂的固化土的耐久性也要大于仅掺加传统固化剂的固化土的耐久性。即在选择组合固化剂中的新型固化剂时，需要将满足刚度的新型固化剂、将满足强度的新型固化剂和将满足耐久性的新型固化剂求交集以后确定出最后的新型固化剂。比如，在选择固化土的水固比和新型固化剂的比例时，需要将满足刚度的比值、将满足强度的比值和将满足耐久性的比值求交集以后确定出最后的比值，这样就使得确定出的新型固化剂能够同时满足强度、刚度和耐久性要求。

在上述技术方案中，优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

对掺加新型固化剂的固化土进行渗出毒性检验，在检验结果不超过标准规定限值时，判定掺加新型固化剂的固化土安全无毒。

在上述任一技术方案中，优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

按不同比例试配多组掺加组合固化剂的固化土和多组仅掺加传统固化剂的固化土，计算每组对比试验中，仅掺加传统固化剂的固化土与掺加组合固化剂的固化土的强度比、刚度比和耐久性比；

根据多组试验的强度比、刚度比和耐久性比，确定所述组合固化剂中，所述新型固化剂和传统固化剂的最佳比例范围。

在上述任一技术方案中，优选地，判定掺加所述组合固化剂的固化土的强度是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度的步骤具体包括：

将份量a的传统固化剂加入到固化土中，并测定掺加传统固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₁；

将组合固化剂加入到所述固化土中，测定掺加组合固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₂，其中，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂；

当b<a，且R₁/R₂的值K₁<1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的强度，且K₁的值越小，所述新型固化剂对所述固化土的强度提高效果就越好。

进一步优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

改变固化土中的传统固化剂和组合固化剂的比例，并进行多组对比试验，以得到多组试验的K₁值；

其中，K₁值越小，所述组合固化剂的比例对所述固化土的强度提高效果就越好。

在上述任一技术方案中，优选地，判定掺加所述组合固化剂的固化土的刚度是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的刚度的步骤具体包括：

制作仅掺加传统固化剂的固化土试件1和掺加组合固化剂的固化土试件2，测定固化土试件1破坏时的弹性模量E₁，测定固化土试件2破坏时的弹性模量E₂；

当E₁/E₂的值K₂<1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的刚度，且K₂的值越小，则说明所述新型固化剂对所述固化土的刚度提高效果就越好。

进一步优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

改变所述传统固化剂和组合固化剂的掺加比例，并按不同比例制作多组固化土试件1和多组固化土试件2，并计算出每组试验中的固化土试件1的弹性模量E₁和固化土试件2的弹性模量E₂的比值K₂，K₂的值越小，则说明该组试验对应的组合固化剂的比例对所述固化土的刚度提高效果就越好。

在上述任一技术方案中，判定掺加所述组合固化剂的固化土的耐久性是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的耐久性的步骤具体包括：

分别制作仅掺加传统固化剂和掺加组合固化剂的固化土试件，分别测定28d龄期的两组试件在经过数个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度R₃和R₄；在R₃/R₄的值K₃小于1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的耐久性，且K₃的值越小，则说明所述新型固化剂对所述固化土的耐久性提高效果就越好。该步骤主要用于验证掺加新型固化剂后的固化土的耐久性。而干缩裂缝和抗冻性均为耐久性判定指标，但是干缩裂缝不易定量测定，又加上二者存在显著相关，干缩裂缝多，抗冻性越差，故此处仅采用抗冻性来表征耐久性。

进一步优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

改变固化土试件中的传统固化剂和组合固化剂的比例，并进行多组对比试验，以得到多组试验的K₃值，其中，K₃的值越小，则说明对应的组合固化剂的比例对所述固化土的耐久性提高效果就越好。

在上述任一技术方案中，优选地，所述组合固化剂中，所述新型固化剂占干土总量的万分之五至千分之一，所述组合固化剂中，份量b的传统固化剂占干土总量的百分比比所述份量a的传统固化剂占干土总量的百分比少2％至5％。

在上述任一技术方案中，优选地，所述新型固化剂包括无机类固化剂、离子类固化剂、有机聚合类固化剂中的一种或多种；

其中，所述无机类固化剂采用激发剂作为主固剂，所述激发剂包括各种硫酸盐类、各种酸类和其他无机盐或其他有机材料。

在上述任一技术方案中，优选地，所述无机类固化剂包括水玻璃类、硫酸盐类、氯化物类、磷酸盐类、苛性碱类；所述有机聚合类固化剂包括沥青、焦油、聚合物、所述聚合物包括树脂、糖醛苯胺、丙稀酸钙、聚丙稀苯胺和羧甲基纤维素。

其中，本申请中，传统固化剂一般包括水泥、石灰、粉煤灰、矿渣和石膏等固化剂，而新型固化剂一般都是对传统固化剂起辅助作用的材料，能够在固化土壤时起到类似催化的作用，即传统固化剂为一般地固化剂，而新型固化剂为一种对传统固化剂进行辅助的辅助固化剂。

其中，本申请中，测定掺加传统固化剂或组合固化剂的固化土的强度、刚度或耐久性时，可将干土、传统固化剂、水和新型固化剂等原材料按比例混合成流动材料以后，进行硬化成试件，再进行相关测试。

根据本发明的实施例提供的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，首次提出了一套完整的道路工程固化土用新型固化剂的适用性判定方法，这样在后续施工使用中，需要使用新型固化剂时便可按照本申请提出的适用性判别方法来判别各种新型固化剂是否适合当前的固化土，并找到适用于当前固化土的新型固化剂。这样便能够帮助施工单位快速有效地在市场上选择合适的新型固化剂品种，从而提升固化土的工程性能，提升道路工程的整体质量，解决传统固化剂在使用过程中存在的易发生干缩裂缝等典型问题。具体地，本申请的适用性判定方法主要是通过对比试验来得到仅掺加传统固化剂的固化土与掺加组合固化剂(传统固化剂加新型固化剂)的固化土之间的强度比、刚度比和耐久性比，同时，在实验时，确保在组合固化剂中，按比例掺加了一定量的新型固化剂，且相对传统固化剂的用量减少了一些传统固化剂的用量，而实验时，在比例合适的情况下，若掺加组合固化剂(传统固化剂加新型固化剂)的固化土的强度、刚度和耐久性均要优于仅掺加传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性，则说明组合固化剂对提高固化土的强度、刚度等力学学能和耐久性能均有好处，因此则可判定组合固化剂适用于当前试验的固化土。同时，在试验时，可改变每组实验中，传统固化剂的掺加比例和组合固化剂中新型固化剂和传动固化剂中的比例，并得到多组试验的强度对比结果、刚度对比结果和耐久性对比结果，此后，便可综合考虑三种对比结果，确定组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例，即可综合考虑三种对比结果，找一个能够使强度、刚度和耐久性均能达到最高值的比例值，该比例值即为组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例。最后，可对掺加组合固化剂的固化土进行渗出毒性检验，以便能够判别掺加组合固化剂的固化土是否安全无毒，其中，在检验结果不超过标准规定限值时，则判定掺加组合固化剂的固化土安全无毒，这样便可确保固化土硬化后的安全，防止固化土硬化后渗出毒性或有害物质。而通过该方法能够帮助施工单位快速有效地在市场上选择合适的新型固化剂品种，同时，通过该方法选择出的新型固化剂，不仅能够减少传统固化剂的用量，且能够确保找到的新型固化剂能够提高固化土的强度、刚度和耐久性，并确保固化土的安全，这样便可提升固化土的工程性能，提升道路工程的整体质量，解决传统固化剂在使用过程中存在的易发生干缩裂缝等典型问题。

应当理解，公开内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开的实施例提供的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法的流程示意图；

图2示出了本公开的实施例提供的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法的另一流程示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

如图1所示，本发明的第一方面的实施例提供了一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，包括：

S102，测定掺加份量a的传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性；

S104，测定掺加组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性，其中，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂，且b<a；

S106，在掺加组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性均大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性时，判定新型固化剂适用于固化土。

根据本发明的实施例提供的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，首次提出了一套完整的道路工程固化土用新型固化剂的适用性判定方法，这样在后续施工使用中，需要使用新型固化剂时便可按照本申请提出的适用性判别方法来判别各种新型固化剂是否适合当前的固化土，并找到适用于当前固化土的新型固化剂。而本申请的适用性判定方法主要是通过对比试验来得到仅掺加传统固化剂的固化土与掺加组合固化剂(传统固化剂加新型固化剂)的固化土之间的强度比、刚度比和耐久性比，同时，在实验时，确保在组合固化剂中，按比例掺加了一定量的新型固化剂，且相对传统固化剂的用量减少了一些传统固化剂的用量，而实验时，在比例合适的情况下，若掺加组合固化剂(传统固化剂加新型固化剂)的固化土的强度、刚度和耐久性均要优于仅掺加传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性，则说明组合固化剂对提高固化土的强度、刚度等力学学能和耐久性能均有好处，因此则可判定组合固化剂适用于当前试验的固化土。而该种方法提出了一套完整的道路工程固化土用新型固化剂的适用性判定方法，而通过该方法能够帮助施工单位快速有效地在市场上选择合适的新型固化剂品种，同时，通过该方法选择出的新型固化剂，不仅能够减少传统固化剂的用量，且能够确保找到的新型固化剂能够提高固化土的强度、刚度和耐久性，并确保固化土的安全，这样便可提升固化土的工程性能，提升道路工程的整体质量，解决传统固化剂在使用过程中存在的易发生干缩裂缝等典型问题。

其中，在该实施例中，要求掺加组合固化剂的固化土的强度要大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度，且要求掺加组合固化剂的固化土的刚度要大于仅掺加传统固化剂的固化土的刚度，同时，要求掺加组合固化剂的固化土的耐久性也要大于仅掺加传统固化剂的固化土的耐久性。即在选择组合固化剂中的新型固化剂时，需要将满足刚度的新型固化剂、将满足强度的新型固化剂和将满足耐久性的新型固化剂求交集以后确定出最后的新型固化剂。比如，在选择固化土的水固比和新型固化剂的比例时，需要将满足刚度的比值、将满足强度的比值和将满足耐久性的比值求交集以后确定出最后的比值，这样就使得确定出的新型固化剂能够同时满足强度、刚度和耐久性要求。

进一步优选地，如图1所示，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

S108，对掺加新型固化剂的固化土进行渗出毒性检验，在检验结果不超过标准规定限值时，判定掺加新型固化剂的固化土安全无毒。

在该实施例中，通过对掺加组合固化剂的固化土进行渗出毒性检验，能够判别掺加组合固化剂的固化土是否安全无毒，从而能够确保掺加新型固化剂后的固化土的渗透液不会对环境造成有害影响。其中，在检验结果不超过标准规定限值时，则判定掺加组合固化剂的固化土安全无毒，这样便可确保固化土硬化后的安全，防止固化土硬化后渗出毒性或有害物质。

具体地，可按照国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》GB5085.3—2007，对掺加新型固化剂后的固化土进行渗出毒性检验。要求不超过标准规定限值。

在上述任一技术方案中，优选地，如图1所示，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

S110，按不同比例试配多组掺加组合固化剂的固化土和多组仅掺加传统固化剂的固化土，计算每组对比试验中，仅掺加传统固化剂的固化土与掺加组合固化剂的固化土的强度比、刚度比和耐久性比；根据多组试验的强度比、刚度比和耐久性比，确定组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂的最佳比例范围。

在该实施例中，可将仅掺加传统固化剂的固化土和掺加组合固化剂的固化土作为一组对比试验，同时，可改变组合固化剂中的新型固化剂和传统固化剂的掺加比例，和仅掺加传统固化剂的固化土中的传统固化剂的掺加比例，以得到多组试验用固化土，此后，可对每组试验中，仅掺加传统固化剂的固化土进行强度测试、刚度测试和耐久性测试，同时对掺加组合固化剂的固化土进行强度测试、刚度测试和耐久性测试，以便能够得到不对掺加比例的试验中，仅掺加传统固化剂的固化土和掺加组合固化剂的固化土的强度对比结果、刚度对比结果和耐久性对比结果，此后，便可综合考虑三种对比结果，确定组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例，即可综合考虑三种对比结果，找一个能够使强度、刚度和耐久性均能达到最高值的比例值，该比例值即为组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例。而得到组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例后，在施工时，便可按照最佳比例进行固化土的配备。

在上述任一技术方案中，优选地，判定掺加所述组合固化剂的固化土的强度是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度的步骤具体包括：

将份量a的传统固化剂加入到固化土中，并测定掺加传统固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₁；

将组合固化剂加入到所述固化土中，测定掺加组合固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₂，其中，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂；

当b<a，且R₁/R₂的值K₁<1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的强度，且在新型固化剂的规定用量范围内，K₁的值越小越好，即K₁的值越小越好，新型固化剂对所述固化土的强度提高效果就越好。

在该实施例中，主要用于验证掺加组合固化剂后的固化土的强度。具体地，可根据无机结合料稳定材料试验规程中无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法(T0805-1994)，分别测定仅掺加传统固化剂和掺加传统固化剂+新型固化剂的无侧限抗压强度，然后进行比较分析。若掺加新型固化剂后，传统固化剂的掺加量小于不掺加新型固化剂时的用量，且强度大于未掺加新型固化剂时的强度，即在b<a，且R₁/R₂的值K₁<1时，则说明所述新型固化剂能够提高所述固化土的强度。

进一步优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

改变固化土中的传统固化剂和组合固化剂的比例，并进行多组对比试验，以得到多组试验的K₁值；其中，在新型固化剂的规定用量范围内，K1的值越小越好，即K₁值越小，组合固化剂的比例对所述固化土的强度提高效果就越好。

在该实施例中，可多次改变份量a的传统固化剂占固化土总量中的比例，以及多次改变组合固化剂中新型固化剂和份量b的传统固化剂占固化土总量中的比例，以便能够进行多次不同掺加比例的对比试验，从而得到不同掺加比例时的不同K₁值，而K₁的值越小，则说明新型固化剂的比例越好，因此，最后通过不同组试验中的K₁便可找到确定新型固化剂+传统固化剂的最优组合掺加量，从而确定出组合固化剂中，新型固化剂和份量b的传统固化剂的最佳占比。

在上述任一技术方案中，优选地，判定掺加所述组合固化剂的固化土的刚度是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的刚度的步骤具体包括：

制作仅掺加传统固化剂的固化土试件1和掺加组合固化剂的固化土试件2，测定固化土试件1破坏时的弹性模量E₁，测定固化土试件2破坏时的弹性模量E₂；

当E₁/E₂的值K₂<1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的刚度，且K₂的值越小，则说明所述新型固化剂对所述固化土的刚度提高效果就越好。

在该实施例中，主要用于验证掺加组合固化剂后的固化土的刚度变化特征。具体地，为了评价固化土的刚度特性，本实施例中利用了无侧限抗压强度试验中试件的成型方法。具体地，可分别制作掺加传统固化剂和掺加组合固化剂的固化土试件，分别测定其应力应变曲线，对比两个固化土试件破坏时的弹性模量E。其中，测定弹性模量E时可以使用路面材料强度测量仪，也可借助UTM万能试验机来完成。而若试验结果中，仅掺加传统固化剂的固化土试件1的弹性模量E₁小于掺加组合固化剂的固化土试件2的弹性模量E₂，即若E₁/E₂的值K₂<1，则说明在传统固化剂中掺加新型固化剂后，固化后土可承受的破坏荷载增大，破坏时的塑性变形也增大，因此则可判定新型固化剂能够提高所述固化土的刚度。且在新型固化剂的规定用量范围内，K₂的值越小越好，即K₂的值越小则说明新型固化剂对提高固化土的刚度的效果就越好，因此，在试验过后，可通过K₂的大小来判断新型固化剂对固化土的适应性程度。

进一步优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

改变所述传统固化剂和组合固化剂的掺加比例，并按不同比例制作多组固化土试件1和多组固化土试件2，并计算出每组试验中的固化土试件1的弹性模量E₁和固化土试件2的弹性模量E₂的比值K₂，K₂的值越小，则说明该组试验对应的组合固化剂的比例对所述固化土的刚度提高效果就越好。

在该实施例中，可多次改变份量a的传统固化剂占固化土总量中的比例，以及多次改变组合固化剂中新型固化剂和份量b的传统固化剂占固化土总量中的比例，以便能够进行多次不同掺加比例的对比试验，从而得到不同掺加比例时的不同K₂值，而K₂的值越小，则说明新型固化剂的比例越好，因此，最后通过不同组试验中的K₂便可找到确定新型固化剂+传统固化剂的最优组合掺加量，从而确定出组合固化剂中，新型固化剂和份量b的传统固化剂的最佳占比。

在上述任一技术方案中，判定掺加所述组合固化剂的固化土的耐久性是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的耐久性的步骤具体包括：

分别制作仅掺加传统固化剂和掺加组合固化剂的固化土试件，分别测定28d龄期的两组试件在经过数个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度R₃和R₄；

在R₃/R₄的值K₃小于1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的耐久性，且K₃的值越小，则说明所述新型固化剂对所述固化土的耐久性提高效果就越好。

该步骤主要用于验证掺加新型固化剂后的固化土的耐久性。而干缩裂缝和抗冻性均为耐久性判定指标，但是干缩裂缝不易定量测定，又加上二者存在显著相关，干缩裂缝多，抗冻性越差，故此处仅采用抗冻性来表征耐久性。同时，由于我国大部分地区的路基和基层都处于冻融循环的环境中，考虑到固化土的应用部位，因此将冻融物质循环试验作为评价其耐久性的主要验证方法也比较合适。具体地，冻融循环试验采用公路工程无机结合料稳定材料试验规程中T0858-2009无机结合料稳定材料冻融试验方法进行，在试验时，可分别制作掺加传统固化剂和掺加组合固化剂的固化土试件，分别测定28d龄期的两组试件在经过数个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度R₃和R₄，并通过对比两组不同试件冻的饱水无侧限抗压强度之比K₃来评价掺加新型固化剂后固化土的耐久性。若K₃<1，则说明在传统固化剂中掺加新型固化剂后能够提高固化土试件的饱水无侧限抗压强度，因此可提高固化土试件的耐久性。且K₃越小，则说明新型固化剂对提高固化土的耐久性的效果就越好，因此，在试验过后，可通过K₃的大小来判断新型固化剂对固化土的耐久性提高程度。

进一步优选地，固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法还包括：

改变固化土试件中的传统固化剂和组合固化剂的比例，并进行多组对比试验，以得到多组试验的K₃值，其中，K₃的值越小，则说明对应的组合固化剂的比例对所述固化土的耐久性提高效果就越好。

在该实施例中，可多次改变份量a的传统固化剂占固化土总量中的比例，以及多次改变组合固化剂中新型固化剂和份量b的传统固化剂占固化土总量中的比例，以便能够进行多次不同掺加比例的对比试验，从而得到不同掺加比例时的不同K₃值，而K₃的值越小，则说明新型固化剂的比例越好，因此，最后通过不同组试验中的K₃便可找到确定新型固化剂+传统固化剂的最优组合掺加量，从而确定出组合固化剂中，新型固化剂和份量b的传统固化剂的最佳占比。

其中，在经过多组强度试验、刚度试验和耐久性试验以后，可综合考虑多组试中，各个比例对应的K₁值、K₂值和K₃值，然后确定组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例，即可综合考虑三种试验结果，找一个能够使强度、刚度和耐久性均能达到最高值的比例值，该比例值即为组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例。比如，可求取同时能够满足(K₁∩K₂∩K₃)的新型固化剂或新型固化的配比。而得到组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂中的最佳比例后，在施工时，便可按照最佳比例进行固化土的配备。

其中，在上述试验时，优选先进行强度试验，再进行刚度试验和耐久性试验，最后进行安全性检测试验。而在进行强度试验时，传统固化剂和组合固化剂可按不同的比例掺加到固化土中，然后进行多组对比试验，并得到不同组试验中的K₁值，并根据K₁值得到传统固化剂和组合固化剂最佳的比例范围。此后，在进行刚度试验和耐久性试验时，可在通过强度试验中得到的最佳比例范围中在重新选取不同的掺加比例，以进行不同掺加比例的多组试验，并通过不同组试验得到的多个K₂值和K₃值，重新进一步确定出组合固化剂中新型固化剂和传动固化剂更优的最佳比例范围。

在上述任一技术方案中，优选地，所述组合固化剂中，所述新型固化剂占干土总量的万分之五至千分之一，所述组合固化剂中，份量b的传统固化剂占干土总量的百分比比所述份量a的传统固化剂占干土总量的百分比少2％至5％。其中，干土即为烘干的、没有掺加新型固化剂和传统固化剂的土。即在本申请中，新型固化剂、传统固化剂的剂量都是以干土总量的占比进行确定的。

在该实施例中，在进行强度试验，刚度试验和耐久性试验时，在只掺加传动固化剂中的固化土中，传动固化剂的比例可根据现有的施工指导规范进行比例设定，而在组合固化剂中，新型固化剂和传统固化剂的比例可按照现有的一些经验和新型固化剂的说明书进行合理选择，优选地，新型固化剂可占干土总量的万分之五至千分之一，组合固化剂中，份量b的传统固化剂占干土总量的百分比比份量a的传统固化剂占干土总量的百分比少2％至5％。即掺加新型固化剂后，传统固化剂的用量可减少2-5个百分点的用量。比如，在通过沥青拌合站尾尘流动材料进行工程部位回填时，若掺加了新型固化剂后，则水泥占沥青拌合站尾尘的用量可减少3个百分点。

在上述任一技术方案中，优选地，所述新型固化剂包括无机类固化剂、离子类固化剂、有机聚合类固化剂中的一种或多种。

其中，本申请中的固化剂是指在常温下能够直接胶结土体中颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质，从而改善和提高土体力学性能以适应工程技术要求的材料。美国《工程新闻》称之为20世纪的伟大发明，日本称之为20世纪的新型材料。而固化剂的种类可以分为传统固化剂和新型固化剂。传统固化剂一般有水泥、石灰、粉煤灰、石灰和粉煤灰组成的二灰土、矿渣和石膏等，新型固化剂一般都是对传统固化剂起辅助作用的材料。从形态上看可分为固态和液态两大类。按照材料的物质组成特点可分为无机类、离子类、有机聚合类三大类。

具体地，本申请中的无机类固化剂一般为粉末状，多采用工业废料作为主固剂，添加各种激发剂配制而成。主固剂包括粉煤灰、各类矿渣、煤矸石或水泥、沸石、石灰等，激发剂主要包括各种硫酸盐类、各种酸类和其他无机盐，也包含少量的表面活性剂等其他有机材料。添加无机类土壤固化剂的固化土性能比较稳定，在正常条件下，其性能可保持30～50年基本不变。由于添加了一些工业废料和较易取得的建筑材料，而且施工简便，因而不仅可以降低工程造价，而且还具有环保和节能意义，更由于其历史遗传，被广泛使用于工程建设中。此类固化剂发展至今主要包括水玻璃类(水玻璃+铝酸钠或氯化钙或氢氧化钠)、水泥类(高铝水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和钢渣水泥等)、石灰类(生、熟石灰、电石渣、贝壳类和漂白粉渣)、硫酸盐类(石膏、硫酸铁和硫酸铝)、氯化物类(氯化钙、氯化钠和氯化镁)、磷酸盐类、苛性碱类。

具体地，本申请中的离子固化剂是一种由多个强离子组合而成的化学物质。离子类土壤固化剂一般是液状水溶性液体，是由若干强离子试剂制成的混合液溶液的pH值为1.25，呈酸性。此类固化剂对土壤有较强的选择性和针对性，不适用于pH值大于7.5的碱性土壤。目前，国内主要应用的离子固化剂主要有:美国的EN-1；澳大利亚的Roadband；加拿大的Roadpacker；南非ISS2500等品种，国产相关产品还相对较少。

具体地，本申请中的有机聚合类固化剂一般呈液态，目前国际市场应用比较广泛和知名的产品多由石油磺化而得，其主要成分为磺化油，如南非约翰尼斯堡公司生产的康耐(CON-AID)和美国Soilrock公司的S型稳定剂等是国际市场上比较常见的品种。有机聚合物固化剂的作用机理通常被认为是物理的而非化学的，它并不改变粘土矿物的内层结构，而是通过裹覆土颗粒，在其表面产生强大的吸附作用，伸得土壤颗粒集聚固化。这种固化剂主要有沥青、焦油、聚合物(树脂，糖醛苯胺，丙稀酸钙，聚丙稀苯胺，羧甲基纤维素等)。沥青加固土有热拌与冷拌之分，热拌法由于常常需要加热土壤或(和)沥青而受到限制。

下面来具体描述本申请中提供一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，如图2所示，该适用性判别方法包括以下步骤：

S202，按五种不同比例适配五种仅掺加传统固化剂的固化土，同时按五种不同比例适配五种掺加组合固化剂的固化土，其中，组合固化剂中，传动固化剂的比例可按照现有标准减少3个百分点，新型固化剂的用量可为干土的万分之五至千分之一，而仅掺加传统固化剂的固化土中，传统固化剂的比例可按照现有标准添加；

S204，测量每组试验中仅掺加传统固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₁和掺加组合固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₂，并计算出R₁/R₂的值，若R₁/R₂的值K₁小于1，则判定新型固化剂能够提高固化土的强度，同时，根据K₁的值越小越好的原则确定出组合固化剂中，传动固化剂和新型固化剂的初步比例范围；

S206，在确定出的初步比例范围中，选取五种不同比例调配五种掺加传统固化剂的固化土并制作成五种不同比例的固化土试件1，同时选取五种不同比例调配五种掺加组合固化剂的固化土，并制作成五种不同比例的固化土试件2，测定每组试验中，固化土试件1破坏时的弹性模量E₁，和固化土试件2破坏时的弹性模量E₂，当E₁/E₂的值K₂小于1时，判定新型固化剂能够提高固化土的刚度，同时，根据K₂的值越小越好的原理缩小组合固化剂中，传动固化剂和新型固化剂的比例范围；

S208，在根据刚度测试确定出的最佳比例范围中，选取五种不同比例调配五种掺加传统固化剂的固化土并制作成五种不同比例的固化土试件3，同时选取五种不同比例调配五种掺加组合固化剂的固化土，并制作成五种不同比例的固化土试件4，分别测定28d龄期的固化土试件3和固化土试件4在经过数个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度R₃和R₄，在R₃/R₄的值K₃小于1时，判定新型固化剂能够提高固化土的耐久性，同时，根据K₃的值越小越好的原理再一步缩小组合固化剂中，传动固化剂和新型固化剂的比例范围，以得到组合固化剂中，传动固化剂和新型固化剂的最佳比例范围。

其中，上述方法中，传动固化剂可为水泥、石灰、石灰和粉煤灰组成的二灰土、粉煤灰、矿渣和石膏等。尤其对于水泥而言，在水泥用量过多时，固化土容易出现干缩，柔韧度差，而通过在水泥中增加新型固化剂后的固化土，不仅能够降低水泥用量，还能够确保固化土固化后的强度，刚度和耐久性。因此，在通过水泥作为传统固化剂中的固化土中，可通过本申请提出的方法来进行新型固化剂的适用性判别，以便能够找到合适的新型固化剂，确定出新型固化剂的比例，降低水泥的用量，同时，确保固化土固化后的强度，刚度和耐久性。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，包括：

测定掺加份量a的传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性；

测定掺加组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性，其中，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂，且b<a；

在掺加所述组合固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性均大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度、刚度和耐久性时，判定所述新型固化剂适用于所述固化土。

2.根据权利要求1所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，还包括：

对掺加新型固化剂的固化土进行渗出毒性检验，在检验结果不超过标准规定限值时，判定掺加新型固化剂的固化土安全无毒。

3.根据权利要求1所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，还包括：

按不同比例试配多组掺加组合固化剂的固化土和多组仅掺加传统固化剂的固化土，计算每组对比试验中，仅掺加传统固化剂的固化土与掺加组合固化剂的固化土的强度比、刚度比和耐久性比；

根据多组试验的强度比、刚度比和耐久性比，确定所述组合固化剂中，所述新型固化剂和传统固化剂的最佳比例范围。

4.根据权利要求1所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，判定掺加所述组合固化剂的固化土的强度是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的强度的步骤具体包括：

将份量a的传统固化剂加入到固化土中，并测定掺加传统固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₁；

将组合固化剂加入到所述固化土中，测定掺加组合固化剂的固化土的无侧限抗压强度R₂，其中，组合固化剂中包括新型固化剂和份量b的传统固化剂；

当b<a，且R₁/R₂的值K₁<1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的强度，且K₁的值越小，所述新型固化剂对所述固化土的强度提高效果就越好。

5.根据权利要求4所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，还包括：

改变固化土中的传统固化剂和组合固化剂的比例，并进行多组对比试验，以得到多组试验的K₁值；

其中，K₁值越小，所述组合固化剂的比例对所述固化土的强度提高效果就越好。

6.根据权利要求1所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，判定掺加所述组合固化剂的固化土的刚度是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的刚度的步骤具体包括：

制作仅掺加传统固化剂的固化土试件1和掺加组合固化剂的固化土试件2，测定固化土试件1破坏时的弹性模量E₁，测定固化土试件2破坏时的弹性模量E₂；

当E₁/E₂的值K₂<1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的刚度，且K₂的值越小，则说明所述新型固化剂对所述固化土的刚度提高效果就越好；

改变所述传统固化剂和组合固化剂的掺加比例，并按不同比例制作多组固化土试件1和多组固化土试件2，并计算出每组试验中的固化土试件1的弹性模量E₁和固化土试件2的弹性模量E₂的比值K₂，K₂的值越小，则说明该组试验对应的组合固化剂的比例对所述固化土的刚度提高效果就越好。

7.根据权利要求1所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，判定掺加所述组合固化剂的固化土的耐久性是否大于仅掺加传统固化剂的固化土的耐久性的步骤具体包括：

分别制作仅掺加传统固化剂和掺加组合固化剂的固化土试件，分别测定28d龄期的两组试件在经过数个冻融循环后的饱水无侧限抗压强度R₃和R₄；

在R₃/R₄的值K₃小于1时，判定所述新型固化剂能够提高所述固化土的耐久性，且K₃的值越小，则说明所述新型固化剂对所述固化土的耐久性提高效果就越好；

改变固化土试件中的传统固化剂和组合固化剂的比例，并进行多组对比试验，以得到多组试验的K₃值，其中，K₃的值越小，则说明对应的组合固化剂的比例对所述固化土的耐久性提高效果就越好。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，

所述组合固化剂中，所述新型固化剂占干土总量的万分之五至千分之一，所述组合固化剂中，份量b的传统固化剂占干土总量的百分比比所述份量a的传统固化剂占干土总量的百分比少2％至5％。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，

所述新型固化剂包括无机类固化剂、离子类固化剂、有机聚合类固化剂中的一种或多种；

其中，所述无机类固化剂采用激发剂作为主固剂，所述激发剂包括各种硫酸盐类、各种酸类和其他无机盐或其他有机材料。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的固化土所需的新型固化剂的适用性判别方法，其特征在于，

所述无机类固化剂包括水玻璃类、硫酸盐类、氯化物类、磷酸盐类、苛性碱类；

所述有机聚合类固化剂包括沥青、焦油、聚合物，所述聚合物包括树脂、糖醛苯胺、丙稀酸钙、聚丙稀苯胺、羧甲基纤维素。

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