MBER固化土强度变化及新型液态固化剂开发

节水中心2009届硕士研究生韩信来，在导师高建恩研究员的指导下，经过三年努力完成了MBER固化土强度变化及新型液态固化剂开发研究。

研究方向：农业水土资源利用与水土环境保护

摘  要

土壤固化剂是一种能明显改善和提高土的工程性质，充分利用当地水土资源，具有较高的性价比的固土材料。本研究针对国内土壤固化剂加固土普遍存在强度低、抗渗能力差和抗冻性弱等缺点，在前人研究的基础上，以自主研发的MBER土壤固化剂作为研究对象，采用理论分析、室内试验和工程实践相结合的方法，重点研究固化剂的土质适宜性、固土机理和固化土性能，初步筛选出了一种新型液态固化剂的配方。通过研究，得出如下主要结论：

1、从黄土高原不同地区选取的七组土样，通过击实试验发现，土样的最大干密度随着砂粒含量的增加而增加，最优含水量随着粘粒含量的减少而减小。最优含水率随着粘粒含量的增加，从西北到东南呈逐渐增加趋势。与最优含水率相对应，最大干密度随着黄土中砂粒含量的减小，从西北到东南呈逐渐减小趋势。

2、相同土质在同一含水率条件下，固化土的强度均随着剂量的增加而增大，且在12%剂量以前随着剂量提高固化土强度提高幅度比较大，但在15%剂量以后固化土强度提高幅度不是很明显。根据“经济、高效、耐久”的原则，初步认为MBER固化剂在黄土高原施工选择的剂量以12%左右为宜，具体施工通过试验决定。

3、对不同土质，在相同固化剂掺量及最优含水率条件下，随着密度的增加，固化土的强度呈直线上升。在28d龄期、最优含水率、压实度在0.94的条件下，实验土样的强度在2.8～5.46MPa之间。考虑固化剂工程的强度设计要求和施工的现实性和经济性，建议固化土的压实度控制在0.94以上。

4、在黄土高原地区由西北向东南，随着粘粒含量的增加MBER固化黄土的强度在一定的范围内具有由西北向东南增大的规律。在粘粒含量小于17%时，固化土的强度随粘粒含量的增加而降低；随后17.0~25.0%之间强度又升高；而在大于25.0%后，强度又降低，但是降低幅度很小。由于MBER加入土体后，砂粒、粉粒类似于骨料，属于惰性物质，不参与MBER土壤固化剂中物质的水解水化反应，因此，定边土虽然粘粒含量比较低但是由于砂粒、粉粒含量比较高，强度也比较高；而粘粒由于表面积大，且具有一定的活性，与MBER之间进行着各种物理化学反应所以强度随着粘粒含量的增加而增大。

5、新型液态固化剂探索研究表明，利用硫酸钠、三聚磷酸钠、尿素、聚炳烯酰胺、十二烷基硫酸钠、三乙醇胺及硅酸钠组成的配方，在7d龄期的无侧限抗压强度已经在2.38～2.66MPa之间，28天强度3.35～3.78。具有较好的开发前景。

关键词：土壤固化剂; 土质适宜性；固化土性能； 新型液态固化剂