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季冻地区土壤固化剂固化土的力学能试验研究摘要：针对东北季冻地区的气候条件，本文通过对用土壤加固剂加固的土壤在不同加固剂剂量、不同龄期、不同养生条件下的试验室内抗压强度、抗弯拉(劈裂)强度、抗压回弹模量等进行力学性能试验研究，得出用土壤加固剂加固的土样试件强度，与石灰、水泥等无机结合料稳定土强度比较均增加,将能为以后公路基层基底基层设计及施工提供一定依据。
关键词：土壤加固剂加固剂剂量无机结合料稳定土力学性能试验研究Abstract: According to the climatic conditions of the region in northeast cold, through the reinforced soil with soil reinforcement agent in different reinforcement agent dose, different ages, different health conditions of the test indoor compressive strength, flexural (splitting) strengthcompression modulus and other mechanical properties test, draw the soil specimen strength reinforced soil stabilization agent, lime, cement and other inorganic materials stabilized soil strength had increased, and will be able to highway grass-roots base for the futuregrass-roots design and construction to provide a certain basis.Key words: Soil reinforcement agent Reinforcement agent dose Inorganic binder stabilized soilStudy on Mechanical Properties中图分类号：Q938.1+3文献标识码：A 文章编号：近年来，稳定土固化剂作为新型的筑路材料以引起国内外广泛的关注，公路路基层应用稳定土固化剂固化，能够解决石灰、砂石、水泥资源不足、运输困难、节约料场占地等问题，降低了筑路成本，而且属于绿色环保产品，无污染，能够保护自然资源和生态环境，有利于可持续发展。
生物酶土壤固化剂应用分析于广和【摘要】在不改变土质条件的前提下,通过无侧限抗压、劈裂、抗弯拉强度以及抗压、抗弯拉模量等试验,分析不同派酶剂量对加固土力学性能的影响,并提出合理的配比.研究表明,派酶土壤固化剂对被加固土的无侧限抗压强度、抗弯拉性能、抗压及抗弯拉模量等方面的力学性能都有较大影响,试验得出的最佳派酶周化剂掺量为0.05％.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2013(015)003【总页数】3页(P55-57)【关键词】派酶固化剂;加固土;力学性能;最佳掺量【作者】于广和【作者单位】黑龙江省高速公路管理局,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】U214.03路面结构的基层是主要的承重结构层。
基层材料在车辆荷载和环境的综合作用下发挥力学特性，对路面结构的使用性能具有十分重要的影响。
派酶是一种生物酶，可作为基层材料的固化剂。
派酶加固土自身力学性质应包括无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗弯拉以及回弹模量等。
1 材料1.1 试验用土试验时，在距地表1.5～3.0 m 范围内取得试验用土，土样颜色略呈黄色，文献［2］中对它的物理、化学性质的各项指标进行检测，分析结果如表1所示。
1.2 水泥试验选用天鹅牌P.O32.5＃普通硅酸盐水泥，各项物理及力学指标如表2所示。
表1 土壤物理性质表2 水泥的物理指标1.3 固化剂试验时土壤固化剂选用生物酶固化剂——派酶固化剂，由美国生产。
2 试验方案和试验方法2.1 试验方案保持土质不变，研究派酶固化剂用量对加固土力学性能的影响，采用正交试验优化设计法进行各因素及水平的组合（见表3）。
表3 派酶加固土配比组成2.2 试验方法采用压实法对试件进行成型处理。
按照重型击实标准来确定最佳含水量以及最大干密度（见表4）。
表4 派酶加固土的击实试验结果3 力学性能评价3.1 无侧限抗压强度随着剂量的增加，各种配比的被加固土7d无侧限抗压强度均有一定幅度的升高（见图1），在不改变水泥剂量的情况下，将派酶用量不断提高，被加固土的强度则表现出先期随派酶用量增加而增加，而后反而随派酶用量增加而降低。
生物酶固化土水稳定性试验研究生物酶固化土水稳定性试验研究是一项严肃而有意义的工作，对于土壤的稳定性以及环境保护具有重要的意义。
在本次试验中，我们通过使用生物酶对土壤进行固化处理，并测试其在不同水分下的稳定性，以评估生物酶固化土对于水稳定性的改善效果。
以下是我们的试验研究内容。
首先，我们选择了不同类型的土壤进行试验，并将其进行初步处理，包括除杂、筛分和干燥等步骤。
然后，我们根据不同的水分条件，将土壤分为几个试验组，分别为干燥状态、湿润状态和饱和状态。
在不同的试验组中，我们分别添加生物酶，以测试其对于土壤固化效果的影响。
接下来，我们设计了一套完整的试验方案，并按照方案依次进行试验。
首先，我们在每个试验组中浸泡土壤样本，并让土壤和生物酶充分接触，以确保酶能够充分发挥作用。
然后，我们采用一定的试验周期，进行一系列的测试和测量，以评估土壤在不同水分条件下的稳定性。
在试验过程中，我们通过测量土壤的压实度、抗剪强度和孔隙率等指标，来评估土壤的稳定性。
同时，我们还对土壤中养分的含量进行了分析，以评估生物酶固化土对养分保持的效果。
此外，我们还进行了显微镜观察和扫描电子显微镜观察，以研究土壤微观结构的变化。
通过对比不同试验组的数据，我们得到了以下几个结论。
首先，生物酶固化土能够显著提高土壤的稳定性，特别是在水分较高的情况下，其效果更为明显。
其次，生物酶固化土对土壤中养分的保持效果也较好，可有效减少养分流失。
最后，在土壤微观结构上，我们观察到了一些变化，如土壤颗粒之间的连接更紧密，孔隙率也有所降低。
综上所述，生物酶固化土水稳定性试验研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
通过本次试验的研究，我们对于生物酶固化土的水稳定性改善效果有了更深入的了解，对于土壤改良和环境保护工作具有一定的指导意义。
我们相信，在进一步的研究和实践中，生物酶固化土的应用前景将更加广阔。
生物酶土壤固化剂加固土现场试验研究吴冠雄【摘要】采用生物酶土壤固化剂(TerraZyme)进行了固化土壤的室内外试验,研究了不同级配、不同材料组成、不同外加剂的生物酶固化土的路用性能,探讨了粗集料含量对生物酶混合料密度的影响,建立了粗集料含量与生物酶固化土最大干密度、最佳含水率的关系式,推荐了生物酶固化土最佳配合比,为生物酶试验路的施工提供技术指导,也为将来生物酶道路的设计及施工提供借鉴.%The study of the road performance of TerraZyme solidified soil with different gradations, material composition, admixture was conducted through indoor and field test. The influence of the coarse aggregate content on the biological enzyme mixture density is Discussed. The relation of the coarse aggregate content of the soil maximum dry density, optimum moisture curing is established. The best fit of the biological enzyme stabilized soil is recommend. The technical guidance for the biological enzyme test road construction andthe reference for future biological enzymes road design and constructionis Provided.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2013(038)001【总页数】6页(P70-74,81)【关键词】生物酶;土壤固化;现场试验;最佳配合比【作者】吴冠雄【作者单位】湖南省新溆高速公路建设开发有限公司,湖南新化417600【正文语种】中文【中图分类】U416.2120 前言利用土壤固化剂稳定土体的研究已有几十年的历史，至今已经形成一门综合性的交叉学科。
土木工程中的生物酶土壤固化技术研究在土木工程领域，不断寻求创新和可持续的技术是推动行业发展的关键。
生物酶土壤固化技术作为一种新兴的技术手段，正逐渐引起广泛的关注和研究。
生物酶土壤固化技术的原理主要基于生物酶对土壤颗粒之间的物理和化学作用的影响。
生物酶能够促进土壤颗粒的团聚和结合，改善土壤的结构和性质。
这种技术的优势在于其环境友好性，相较于传统的化学固化剂，生物酶通常不会对土壤生态系统造成严重的破坏。
在实际应用中，生物酶土壤固化技术展现出了多方面的优点。
首先，它能够显著提高土壤的强度和稳定性。
经过生物酶处理的土壤，颗粒之间的连接更加紧密，能够承受更大的压力和荷载，这对于道路、地基等工程的建设具有重要意义。
其次，该技术能够有效降低土壤的渗透性。
减少水分在土壤中的渗透速度，有助于增强工程的防水性能，提高其耐久性。
此外，生物酶土壤固化技术还具有施工简便、成本较低等优点。
然而，如同任何新技术一样，生物酶土壤固化技术也面临着一些挑战和限制。
一方面，生物酶的活性和效果受到多种因素的影响，如土壤的类型、含水量、温度、pH 值等。
不同的土壤条件可能需要不同类型和剂量的生物酶来达到理想的固化效果，这就增加了技术应用的复杂性和不确定性。
另一方面，目前对于生物酶在土壤中作用的长期效果和潜在环境影响的研究还相对有限。
虽然短期内生物酶表现出了良好的性能，但长期来看，其是否会对土壤的生态平衡和可持续性产生不利影响，仍需要进一步的深入研究和监测。
为了更好地应用生物酶土壤固化技术，相关的研究工作正在不断推进。
在材料研究方面，科学家们致力于开发更高效、适应性更强的生物酶制剂，以满足不同土壤条件的需求。
同时，对于生物酶与土壤之间相互作用的机理研究也在深入进行，旨在从根本上理解和优化固化过程。
在工程应用方面，研究人员通过大量的现场试验和工程案例分析，积累经验数据，不断完善施工工艺和质量控制标准。
在具体的工程实践中，生物酶土壤固化技术已经在一些领域取得了初步的应用成果。
泰然生物酶加固土力学特性及铺筑效果测试为了建设环境友好型与资源节约型公路，有必要积极探索创新性的筑路新技术。
泰然生物酶（TerraZyme）作为生物酶类土壤固化剂，具有无污染、固化强度高、施工便捷、低成本等优点。
为此，本文通过室内试验，分析了泰然生物酶加固机理，以及泰然生物酶加固土的无侧限抗压强度、CBR和回弹模量随成分、配比、压实度、龄期的变化规律。
同时，结合现场测试结果表明采用泰然酶加固路基土是可行性和合理性。
标签：路基工程;泰然生物酶;无侧限抗压强度;CBR;回弹模量;压实度前言：土是公路路基建设的基本材料，但是随着我国公路建设的迅猛发展和车辆荷载不断增加，公路建设对土的力学特性要求越来越高。
同时，公路路基填料匮乏的问题日益突出，在当前环保要求不断提高和用地日趋紧张的状况下，不良土质的废弃换填既不科学又不经济。
因此，土体的改良方法和加固技术将成为不良地质路段路基填筑的必然趋势[1][2][3][4]。
自20世纪70年代，美、日、德等国家对土体改良技术进行了深层次的开发，技术水平获得长足进步，改良土体的材料由原来单一的石灰、水泥、粉煤灰等，发展到专门用来固结土体的新材料—土体固化剂，目前国外己广泛应用于道路、土木建筑、环境保护、农田水利工程等各个领域。
其中应用较多的固化剂有：ISS土壤稳定剂、奇极土体固化剂（CCSS）、Aught-Set系列、EN-1型土体固化剂、帕尔玛生物固化酶、泰然生物酶[5][6][7][8]，这些固化剂工作机理均为中和土体微粒表面的电荷，使土粒之间具有更大的结合力，使原本杂乱排列的微粒成为有规律的层装排列，减小了孔隙，增加了密实度，同时使土粒中的正负电荷达到平衡，使得土粒与水分子之间的“电化键”打开，使土粒周围的大部分结合水被离子化而变成可从土体中排出的自由水，這些变化均不可逆。
其中又以泰然生物酶效果最好，其固化的路基可直接作为简易道路使用，含尘量大大低于普通路基，载重车辆通过时，不会留下明显的车辙痕迹，雨天也不会溅起太多泥浆[9]。
土壤固化剂加固软土路基技术及工程应用研究科技研发项目立项申请某年某月项目名称：土壤固化剂加固软土路基技术及工程应用研究实施单位：某总承包项目部负责人：起止时间：某年某月-某年某月公司科技研发项目立项申请一、项目立项背景在路基修筑时经常会遇到不良土质，如果不对其进行改良处理，其天然土质根本无法直接作为公路路基，否则路基很容易达不到预计使用年限就提前遭到破坏。
目前采取较广的改良措施是将石灰、粉煤灰等改良物质添加到路基土中，使得路基的性能有所改善。
但经石灰、粉煤灰等物质改良后的路基早期强度并不高，而且在施工过程中会产生较大的扬尘，不利于施工人员的安全作业。
针对这种情况，一种新型的路基土壤改良措施应运而生，它是将土壤固化剂按适量比例掺入到路基土中，使之与路基土发生物理化学反应，用以改变原来路基土的力学性能，使其能够更好的满足路基的路用性能。
软土是工程建设中经常会遇到的一类土体，其强度极低、含水率高、有机质含量高，天然孔隙比大、且常含有重金属离子等，如何处理这些软土成为路基施工中亟待解决的问题。
而其中，对软土的固化处理，是一种最为快速的方法。
本研究成果将为采用土壤固化剂固化软土提供科学实用的施工控制依据，并为相关施工技术规范的制定提供第一手的资料，对改善软土路基的实用施工效果，提高路面使用品质、延长路面结构使用寿命，提高经济效益具有积极意义。
二、现状和发展趋势（一）软土固化剂分类对于软土固化剂，按照特点和形态，可分为液态和粉状固态固化剂‘按照成分可分为无机化合物类、有机化合物类、酶类、复合类固化剂等不同类型。
其中，无机类又包括水泥类、石灰类、碱激发类等；有机类包括离子交换类、聚合物类等；酶类则主要指生物酶类；复合类则包括有机无机复合、有机酶类和无机酶类复合等。
（1）无机类软土固化剂对机理认识的深入大大扩展了无机胶凝材料的范围，从单一的氧－硅－铝－碱土金属系统扩展到了氧－硅－铝－碱金属和氧－硅－铝－碱金属－碱土金属系统，将胶凝材料的范围扩展到第一主族，从而产物也越来越复杂，这三类胶凝体系的反应机理和产物各不相同，分别为：第一类是传统的胶凝体系，如石灰、水泥系等，产物主要为硅酸钙、铝硅酸盐、碳酸盐等；第二类为地聚合物，产物主要为碱沸石类化合物；第三类体系的最终产物主要为碱－碱土沸石及硅酸钙、铝硅酸盐、碳酸盐等。
第38卷，第1期2013年2月公路工程Highway EngineeringVol．38，No．1Feb ．，2013［收稿日期］2012—10—28［项目来源］湖南省科技重大专项（2010FJ1008）［作者简介］吴冠雄（1978—），男，湖南长沙人，工程师，主要从事高速公路建设与管理工作。
生物酶土壤固化剂加固土现场试验研究吴冠雄（湖南省新溆高速公路建设开发有限公司，湖南新化417600）［摘要］采用生物酶土壤固化剂（TerraZyme ）进行了固化土壤的室内外试验，研究了不同级配、不同材料组成、不同外加剂的生物酶固化土的路用性能，探讨了粗集料含量对生物酶混合料密度的影响，建立了粗集料含量与生物酶固化土最大干密度、最佳含水率的关系式，推荐了生物酶固化土最佳配合比，为生物酶试验路的施工提供技术指导，也为将来生物酶道路的设计及施工提供借鉴。
［关键词］生物酶；土壤固化；现场试验；最佳配合比［中图分类号］U 416．212［文献标识码］A［文章编号］1674—0610（2013）01—0070—05Field Test Study on Stabilized Soil by TerraZyme Soil StabilizerWU Guanxiong（Hunan Xinxu Expressway Construction and Development CO．，LTD．Xinhua ，Hunan 417600，China ）［Abstract ］The study of the road performance of TerraZyme solidified soil with different gradations ，material composition ，admixture was conducted through indoor and field test．The influence of the coarse aggregate content on the biological enzyme mixture density is Discussed．The relation of the coarse aggre-gate content of the soil maximum dry density ，optimum moisture curing is established．The best fit of the biological enzyme stabilized soil is recommend．The technical guidance for the biological enzyme test road construction and the reference for future biological enzymes road design and construction is Provided．［Key words ］TerraZyme ；soil stabilization ；field test ；optimum mix0前言利用土壤固化剂稳定土体的研究已有几十年的历史，至今已经形成一门综合性的交叉学科。
目前，国内外学者研制和开发了一系列土壤固化剂，总体按其物理、化学机理可分为生物酶类土壤固化剂、电离子类土壤固化剂、高分子类土壤固化剂和新型复合类土壤固化剂等。
其中，生物酶土壤固化剂作为一种新型的土壤稳定材料，和现有的筑路材料相比，它具有路用性能好、造价低廉、施工工艺简单、环保无污染等优点，可以作为农村公路基层，也可用于干线公路、高速公路的底基层，已经成功在全世界30多个国家的公路建设中成功推广使用。
生物酶土壤固化剂由植物活细胞制成，可以很好的稳定、固化土壤，通过它的催化作用，可使粘土中大量存在的有机大分子联合生成一种中间反应酶，该物质被粘土离子置换吸附，从而削弱了土粒吸附水的能力，使之亲水性降低，即削弱了土粒吸附水分而膨胀的倾向，又产生了对水的屏蔽作用，形成防水土层，通过压实，使土壤密度增大，增加了土壤的强度和稳定性，延长了道路的寿命。
生物酶能够对长期存在土壤中，因此，能够长期保持固化效果。
本文依托某公路，路面结构采用24cm 水泥混凝土面层+20cm 生物酶基层。
本文进行室内外试验，研究不同级配、不同材料组成、不同外加剂的生物酶固化土的路用性能，推荐生物酶固化土最佳配合比，为该生物酶试验路的施工提供技术指导，也为将来生物酶道路的设计及施工提供借鉴。
1原材料试验本试验所用土样均为长沙市宁乡县试验路周围具有代表性的材料，分别为刘檀线土、莲花山土、三桥风化岩材料。
其颗粒分析试验结果如表1所示。
进行刘檀线土、莲花山土、三桥风化岩3种材料第1期吴冠雄：生物酶土壤固化剂加固土现场试验研究表1颗粒分析Table1particle analysis材料通过下列筛孔尺寸（mm）的质量百分率/%4020105210．50．250．075刘檀线土10096．686．778．362．351．540．433．728．2莲花山土10010010010099．799．498．898．097．3的界限含水率试验，试验步骤按照规范《公路土工试验规程》（JTG E40－2007）进行，并结合试验结果，得到3种材料的定名见表2。
表2界限含水率试验Table2limit moisture content test样品液限/%塑限/%塑性指数土的定名刘檀线土45．320．424．9粘土质砾GC 莲花山土50．825．125．7高液限粘土CH 三桥风化岩22．617．35．3级配不良砾GP三桥风化岩材料为花岗岩强风化产物，其粒径分布见图1，其压碎值试验结果表明，该材料压碎值24%，能满足规范的要求，同时，该材料比碎石和卵石的价格低，因此，可用来代替卵石及碎石修筑生物酶试验路。
2现场试验方案根据前期多次进行现场原材料调查及系统的室内试验结果，先进行现场试验，修筑试验段，以便根据现场试验情况，确定整条生物酶试验路的配方及图1三桥风化岩粒径分布Figure1the size distribution of Sanqiao weathered rock施工参数，从而更好的指导生物酶试验路的全线施工。
本文所用生物酶为美国Nature Plus，Inc．生产的泰然酶（TerraZyme），用量为每升泰然酶11X原液固化处理混合料25m3（松方）。
现场共进行了12种生物酶固化层方案，共修筑试验段475m。
具体方案见表3。
表3现场试验方案Table3field test scheme方案原材料配合比（质量比）外加剂1三桥风化岩ʒ刘檀线土ʒ莲花山土=40%ʒ40%ʒ20%3%水泥2三桥风化岩ʒ刘檀线土ʒ莲花山土=50%ʒ30%ʒ20%3%石灰3三桥风化岩ʒ刘檀线土ʒ莲花山土=50%ʒ30%ʒ20%3%水泥4三桥风化岩ʒ刘檀线土ʒ莲花山土=60%ʒ20%ʒ20%3%水泥5三桥风化岩ʒ刘檀线土ʒ莲花山土=70%ʒ10%ʒ20%3%水泥6三桥风化岩ʒ刘檀线土=80%ʒ20%3%水泥7三桥风化岩ʒ刘檀线土=50%ʒ50%/8三桥风化岩ʒ刘檀线土=60%ʒ40%/9三桥风化岩ʒ刘檀线土=70%ʒ30%/10三桥风化岩ʒ刘檀线土ʒ莲花山土=70%ʒ10%ʒ20%/11三桥风化岩ʒ刘檀线土=80%ʒ20%/12三桥风化岩=100%/注：所有方案都掺加生物酶拌合；“/”表示不掺加外加剂。
3现场试验检测结果及分析3．1颗粒分析试验每种试验方案混合料拌合时，均取现场拌和好的生物酶混合料，带回工地试验室进行筛分试验，其方法参照《公路工程集料试验规程JTG E42－2005》的（T0302－2005）粗集料及集料混合料的筛分试验，以检测各方案集料实际级配情况。
其试验结果如表4所示。
根据表4，得出各方案的级配曲线见图2。
3．2击实试验取料场拌和均匀的混合料，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51－2009）进行击实试验和筛分试验，试验结果见表5，图3。
试验结果表明：方案12的密度最大，但因为该方案0．075mm以下颗粒的含量仅有1．76%，而采17公路工程38卷表4各方案混合料级配分析Table 4the mixture gradation analysis粒径/mm 累计通过百分率/%13478910111253100．00100．00100．00100．00100．00100．00100．00100．00100．0037．599．2798．0197．6997．36100．0098．4696．6589．8898．1731．597．7294．7695．4596．5294．9595．0693．3484．3193．7126．594．5792．1890．4094．0692．3992．1990．0677．1385．961985．8887．4183．3381．5083．2781．5983．3868．4574．571682．8284．5779．3777．0177．7975．5479．1664．5866．8913．279．3980．4375．4672．1373．3470．2274．1459．9459．51975．4475．4069．2265．4766．6062．1467．6453．6047．744．7567．1465．8658．9657．5955．5450．4856．7843．8630．292．3659．5958．4351．6947．7347．1341．6249．7038．4219．841．1855．2654．2247．9343．5342．5237．1545．7735．6814．560．653．6452．6446．4142．0540．8335．4844．2234．6112．420．349．5948．6942．2638．8137．1131．1540．6231．857．280．1547．2046．0039．5637．1234．4627．7238．0729．544．440．07545．1543．3837．1036．3931．3425．7436．4726．931．76注：方案2和方案3、方案5和方案10、方案6和方案11的混合料配比一致，因此上表仅分别出一组试验结果。
图2各方案的级配曲线图Figure 2the mixture gradation curve用生物酶固化要求0．075mm 以下颗粒的含量应不小于20%，因此现场施工时排除方案12。
其次方案6、方案11和方案9的密度较大，但综合考虑各种材料的性质、固化土强度及经济性等因素，最终确定该试验路生物酶固化土中各种材料的比例为三桥风化碎石ʒ刘檀线土=70%ʒ30%（质量比）。
