预拌流态固化土配合比设计及应用研究.docxVIP

1?预拌流态固化土概述

低强度流态填筑材料是一类组成多样、用途广泛、价格低廉的工程材料，回填技术具有突出的包容性和绿色低碳特征。预拌流态固化土是将固化剂、外加剂和水按一定比例混合均匀后，再与土料按一定比例拌和，形成具有一定流动性且凝固后能达到一定强度的混合物。固化剂是一种水硬性胶凝材料，与土颗粒、水一起拌和，通过固化剂的水化反应，拌合物可以达到一定强度。固化剂可单独使用水泥，也可掺入粉煤灰、工业矿渣粉以及激发剂、晶化诱导剂、分散剂、表面活性剂、吸附剂、微膨胀剂中的一种或数种材料。本研究通过对预拌流态固化土中原材料组成及比例讨论，研究其配合比设计方法，通过不断优化，设计出符合施工设计要求、施工便捷、价格合理的预拌流态固化土配合比。

2?预拌流态固化土配合比设计

本次设计预拌流态固化土有3项要求：强度0.75?MPa；凝结时间要求24?h浇筑部位可上人行走；成本低，施工便捷，无须振捣，节省人工和时间。施工时间为5~6月，施工部位为肥槽回填，考虑所使用的原材料特点及施工条件，流态固化土的扩展度控制应大于500?mm，以立方体抗压强度作为固化土填筑设计的主要控制指标，坍落度和扩展度等其他参数可作为一般控制指标。

2.1?固化剂组成及用量

根据工程经验，固化土实际应用强度要求一般为0.4~5.0?MPa，满足该强度的固化土其固化剂的掺入比一般为7?%~25?%。固化土原材料中水和固化剂的质量比被称为水固比，水固比一般大于1.00。

2.1.1?水泥作为固化剂

预拌流态固化土中没有粗骨料，采用砂浆配合比设计思路进行配合比设计，采用固化剂+再生砂材料组合，将固化土分为浆体和骨料两部分考虑，根据强度要求设计水泥用量为30?kg/m3，如果拌合物强度增长慢（或凝结时间长），再适当掺加石粉以补充早期强度。再生砂价格较低，有利于降低成本，且其中所含石粉较多（大于20?%），对早期强度有一定贡献。设计用水量300?kg/m3和外加剂1.23?kg/m3，根据拌合物状态确定用水量和外加剂掺量。设计容重1?630?kg/m3。0505号预拌流态固化土配合比见表1。

表1?0505号预拌流态固化土配合比??kg/m3

拌合物的扩展度为700?mm×650?mm，实测容重为1?915?kg/m3，与设计容重差距较大，后续需要进行调整，试件成型后观察凝结情况。成型试件同条件养护24?h后未完全凝结，无法拆模，试件在试模内收缩严重。同条件养护48?h，脚踩试件表面有裂缝。

2.1.2?水泥和石粉作为固化剂

调整0505号配合比，以水泥和石粉作为固化剂，添加石粉取代部分水泥，石粉对固化土早期强度增长有帮助作用且可以降低成本，水泥和石粉用量各20?kg/m3，再生砂仍为1?500?kg/m3，设计容重1?840?kg/m3。0507号预拌流态固化土调整配合比见表2。

表2?0507号预拌流态固化土调整配合比???kg/m3

流态固化土拌合物扩展度为400?mm×400?mm，偏小一些，实测容重为1?875?kg/m3，与设计容重相符。试件同条件养护48?h后可上人踩踏，踩踏后试件表面有裂纹。

2.1.3?确定固化剂

根据上述试验结果，确定固化剂用量为100?kg/m3，水泥20?kg/m3，石粉80?kg/m3，细骨料全部为再生砂。05081号预拌流态固化土配合比见表3。

表3?05081号预拌流态固化土配合比???kg/m3

固化土拌合物呈深褐色，扩展度为530?mm×520?mm。试件同条件养护24?h后可上人踩踏。制作无侧限试件，同条件124?h强度为0.213?MPa，推测28?d强度符合设计要求。试压设备为路面材料强度综合测定仪（型号TC–20C）。至此，预拌流态固化土配合比中固化剂参数基本确定。

2.2?骨料品种及用量

讨论完固化剂，接下来讨论骨料搭配对预拌流态固化土的凝结时间影响问题。本次设计收集到3种骨料：机制砂、挖槽砂及再生砂。机制砂含粉量较多且价格较高暂不予考虑；挖槽砂细度模数1.4，含泥量4?%，含泥块量2.0?%，颜色较黄；再生砂细度模数3.0，含粉量25?%，颜色偏暗。受细度模数、含泥量、石粉含量、成本等指标影响，通过试验评价流态固化土凝结时间和颜色，选择适合的骨料品种和比例。

水泥和石粉作为固化剂，水泥用量20?kg/m3，石粉用量80?kg/m3，挖槽砂和再生砂不同比例试配，留置150?mm×150?mm试件，观察不同品种和比例的骨料对固化土养护24?h强度增长的影响。

2.2.1?挖槽砂配合比

骨料全部采用挖槽砂，05082号预拌流态固化土调整配合比见表4。

表4?05082号预拌流态固化土调整配合比???kg/m3

拌合物颜色偏黄，扩展度为460?mm×460?mm。同条件养护24?h后试件可上人脚踩。

2.2.2?混