行业标准《软土固化剂》标准编制说明.doc

标准规范中华人民共和国行业标准软土固化剂编制说明1. 任务来源根据住房城乡建设部关于印发的通知（建标【2014】190号）文件的要求，由北京中岩大地工程技术有限公司（现更名为中岩大地科技股份有限公司）和北京航空航天大学作为主编单位，中国建筑材料科学研究总院、中国建筑科学研究院、清华大学、武汉大学、天津大学、上海建筑科学研究院、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司、建研地基基础工程有限责任公司、福建省建筑科学研究院、中冶建筑研究总院有限公司等为参编单位，共同开展工业产品行业标准软土固化剂（拟更名为土体固化剂）的编制工作。2. 标准制订的目的及意义土体固化技术是将固化剂与土体均匀拌和、经固化剂与土体间的物理和化学作用形成具有足够强度的固化土，是应用极为广泛的一类土体处理技术，广泛地应用于工业与民用建筑物的地基处理、公路与铁路的路基处理、港口码头的地基处理，堤坝和深基坑围护的止水帷幕，固化疏浚淤泥填筑场地，地下洞穴和矿井采空区填筑，污染土、工业淤泥、河道淤泥、尾矿泥、建筑弃土的固化处理与应用等等。我国陆地有3.8万km2待建软土区，主要分布在经济发达的沿海地区和江河湖泊周边地区。从2005年开始，中国每年“向大海要地”都在一百平方公里以上，主要采用吹填海底淤泥的填海造地技术，从而构成了不断增长的新的软土地区。在这些软土区域上进行基础设施建设必须首先进行软土地基的强化处理，而软土地基原位固化技术（如深层搅拌法、粉喷桩法等）是主要的地基处理方法。除用于天然状态土体的原位固化技术外，土体固化技术还应用于：1）采用流动态固化土，通过浇筑方式用于场地填筑、浇筑固化土桩（地下墙）、地下洞穴填筑等领域；2）将固化剂与接近最佳含水率的土体拌合后，通过摊铺并碾压用于填筑场地、地基垫层，以及通过填筑并夯实于地下桩孔中形成夯实固化土桩。以拟固化土的性质分，除一般软土、淤泥、淤泥质土外，还应用于固化高有机质土、盐渍土、污染土等。特别是对于被重金属污染土体固化技术是非常有效和常用的处理技术。长期以来土体固化使用的固化剂主要是借用胶结砂石形成混凝土的胶凝材料水泥。由于土体与砂石在化学性质、物理性质和组成结构等方面都有很大差别，所以用水泥固化土体的技术效果较差、经济效益不高，常常不能满足工程需要，迫切需要开发高效固化剂。因此，近年来相当多的研发单位和厂商提供了不同类型的土体固化剂，得到了广泛应用。另一方面，我国工业废渣存量已达67亿吨，并以10亿吨/年的速度增长，因此高附加值、资源化利用工业废渣的技术需求将越来越大；现有研究与实践已经证明利用工业废渣可以高附加值的制备高效固化剂，因此利用工业废渣制备的固化剂的品种也不断增长。此外土体固化技术的应用领域不断拓宽，对固化剂的性能将不断提出新的要求。例如：大规模吹填淤泥填海造地和港口码头软土地基固化处理，需要适合高含水量、高含盐量、高孔隙比的超软淤泥固化的高强度固化剂；西部大开发遇到的超盐渍土地基的固化处理，需要具有耐盐蚀的固化剂；污染土处理需要具有固定污染物特性的固化土。因此，顺应固化领域的不断拓宽，具有各种特殊功能的固化剂也不断涌现。由于不同场地土体的物理性质、特别是化学性质差别极大，因此，同一固化剂在不同场地的固化效果相差很大，不同固化剂有不同的土体适用范围。由于固化剂组成的复杂性和土体类型的多样性，导致工程技术人员常常不能正确地判断固化剂的性能和质量、不能正确地选择和使用土体固化剂。这不仅影响工程的质量和安全，也不利于高效固化剂的推广应用，特别是不利于利用工业废渣制备土体固化剂的开发与应用。因此需要有指导正确判定固化剂性能与质量、指导正确应用固化剂的技术标准。另一方面，现有固化剂种类繁多，其成分有单一固定组成的也有多组成复合的，其中相当数量的固化剂的组成含有各类工业废渣或副产品。因此，对于固化剂的固化效果以及固化剂生产质量的控制与评判需要有统一的技术标准。而目前我国尚无此类技术标准。本项目拟提供一套规范固化剂生产质量控制与固化剂验收的技术标准。目前国内相关的标准有以下几个：1) 中华人民共和国行业标准建筑地基处理技术规范JGJ792012、水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程 JTJ/T 259-2004；这些标准中都涉及到软土固化技术（如深层搅拌法、旋喷法、粉喷桩法等），但关于固化剂则只涉及到水泥这一种固化剂，对水泥以外的其他固化剂基本没有涉及。复合地基技术规范GBT50783-2012、吹填土地基处理技术规范GB/T51064-2015以及建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012中在软土固化技术中都提到除水泥外还可使用其它固化剂，但未提出关于固化剂的具体技术要求。本项目是这些标准中涉及软土固化所用固化剂的产品质量控制与验收标准。2）中华人民共和国城镇建设行业标准土壤固化剂CJ/T 486-2015；该标准最新版本已将标准名称更改为土壤固化外掺剂。该标准针对于采用碾压方式制备公路和铁路路基稳定土与固化剂配合使用的外掺剂，且仅用于对含水量接近最佳含水量的路基土的稳定处理，固化后使路基土形成干硬性稳定土。而本项目所针对的是独立具有胶结固化功能的土体固化剂，所谓土体是指符合GB/T 50145的细粒类土、盐渍土、有机质土，以及重金属污染土、尾矿泥、疏浚淤泥等。由于本标准所述的土体固化剂与该土壤固化外掺剂在作用机理和所产生的功能等方面有很大的区别，因此该土壤固化剂（土壤固化外掺剂）标准完全不适用于本项目所涉及的土体固化剂。3）与在编土壤固化剂应用技术规范的关系；根据其编制计划可知：它与土壤固化剂GJ/T 3073-1998一脉相承，是规范该标准所述土壤固化外掺剂应用的相应的技术标准，即适用于土壤固化外掺剂工程应用过程中涉及的材料优选、质量控制、设计要求、施工要求及验收。本标准为产品标准，且涵盖范围不同。目前，由于没有关于土体固化剂质量评价与验收体系与方法的标准规范，严重地阻碍了固化剂的应用。一方面，没有统一的固化剂质量评价与验收的技术标准，影响到工程的质量和安全；另一方面，由于没有相关技术标准，新型高效固化剂的推广应用遇到了极大的阻力，特别是不利于利用工业废渣制备的土体固化剂的推广应用。综上所述，固化剂是一个需求很大、正在发展的技术领域。本项目制定的标准将规范现有固化剂的质量评价与验收体系、规范固化剂的质量检测与评定方法；它是保证工程安全的必须，也是固化剂推广应用的必备条件，同时也为新型固化剂的研发与应用奠定了规范基础。本标准的制订将有力地推动我国固化剂产业的技术进步和推广应用，并取得很大的经济效益，同时有利于环境保护和可持续发展。3. 工作简况3.1 筹备阶段2015年1月至2015年12月2014年12月26日住房城乡建设部下发关于印发的通知（建标【2014】190号），北京中岩大地工程技术有限公司（现更名为中岩大地科技股份有限公司）和北京航空航天大学作为主编单位，积极的组织标准的编制工作。主要完成如下工作：1）文献初步调研。对国内关于固化剂的研究与应用的文献、工程实例和市场上的固化剂及生产商进行了调研。初步掌握了国内固化剂研发、生产和应用的基本情况。2）征求参编单位，成立了编制组。由于土体固化剂是在岩土工程这一特定领域应用的特殊的材料产品，因此编制组汇集了建筑材料领域的专家和岩土工程领域专家，专家来自高等院校、科研院所、工程设计、产品生产和施工应用等各个行业。3）形成编制大纲的初稿和标准的初稿。通过与主要参编单位的多次交流，初步明确了标准的主要内容、难点和重点；经过几易其稿，主编单位提出了中华人民共和国城镇建设行业标准软土固化剂（初稿），和软土固化剂标准编制工作大纲。3.2 标准启动会 2015年12月14日3.2.1 会议概况工业产品行业标准软土固化剂启动暨第一次工作会议在于2015年12月14日在北京中岩大地科技股份有限公司会议室召开，住房与城乡建设部标准定额研究所黄金屏处长、住建部道路与桥梁标准标准化技术委员会张燕、主编单位领导武思宇总经理、以及主编与参编单位领导与专家共13人出席了会议。住建部标准定额研究所黄金屏处长在讲话中对主编单位和参会专家对工业产品行业标准工作的支持表示感谢，并传达了住建部关于工业产品行业标准的指示和要求。希望编制组分工明确，注重标准本身整体的一致性、先进性和可行性，加强责任意识，密切关注国家政策，积极借鉴国外的先进经验，并结合我国的基本实际情况，编制出高质量的工业产品行业标准，同时做好与其他标准的协调工作。最后要求编制组在标准编制过程中加强管理，确保质量，齐心协力按期完成编制工作。会议基于主编单位提出了中华人民共和国城镇建设行业标准软土固化剂（初稿）和软土固化剂标准编制工作大纲展开了热烈的讨论。经讨论进一步明确了标准编制的思路，对上述文件中立项背景、准备情况、编制原则、重点、难点和以及标准的具体内容进行修改，对需要进一步调研和试验的工作内容以及分工与进度安排统一了意见。3.2.2 技术重点及难点会议讨论的重点、难点及主要内容包括：标准的名称，“软土固化剂”已经不能涵盖土体固化剂实际的应用的土体类型，提议改成“土体固化剂”，定义了土体的范围；将初稿中涉及到固化剂实际应用的指标等内容删除；明确了土体固化剂性能的评价体系和评价指标和测试方法。3.3 编制阶段2015年12月至2016年7月标准编制组按照任务分工开始各项工作。对土体固化剂相关资料进行了广泛收集，并按照工作大纲中产品的技术要求进行了大量的验证试验工作。期间以电子邮件的形式对验证试验中出现的问题进行了沟通，起草了软土固化剂征求意见稿（讨论稿）和编制说明。2016年6月30日在北京召开了第二次工作会议，编制组11位成员参加了会议。会议对软土固化剂征求意见稿（讨论稿）及编制说明等内容进行了充分的讨论，最终形成了一致意见。会后，主编单位根据第二次会议讨论结果认真修改了征求意见稿（中间稿）和编制说明，并将其发送至编制组成员处，编制组成员再次认真修改后返回至主编单位，主编单位汇总后形成最终的中华人民共和国城镇建设行业标准软土固化剂（征求意见稿）和软土固化剂编制说明。4. 标准制定的基本原则和依据为了在土体固化剂生产及使用过程中，贯彻执行国家的技术经济政策，做到科学合理、确保安全、技术先进、质量可靠、经济合理、节能减排、保护环境，制定本标准。1）本标准的编制工作，应紧紧围绕着为适应加快转变我国经济发展方式的需要，贯彻落实国家资源节约与利用、环境保护等要求，促进工程建设领域技术进步为原则；在已有的研究成果和成功的工程实践经验的基础上进行编制。2）本标准的制订须真实地反应目前该产品的最新技术水平，在充分调研该产品市场、性能指标、工程应用情况的基础上，合理制订标准的各项内容，使本标准具有先进性、科学性、适用性和可操作性。3）本标准除满足工程要求外，尚应做到有利于因地制宜就地取材、保护环境和节约资源与能源等。4）本标准涉及土体固化剂质量评价与验收的产品标准，考虑有利于土体固化剂产品质量控制与验收、便于固化剂应用过程对固化剂的质量判断与检验，并与现行相关工程建设相关标准相衔接，并与现行相关国家标准、规范达成一致。5）标准结构、书写格式、用语等参考以下标准执行：GB/T1.1-2009标准的结构和编写，GB/T20000.1-2002标准化和相关活动的通用词汇，GB/T20000.5产品标准中涉及环境的内容，GB/T2000.1-2001术语，GB/T20000.1-2001符号。6）编写工作按照编制组成立暨第一次工作会议、征求意见、审查、报批等阶段完成。具体流程按照住房和城乡建设部标准编制工作流程（试行）进行。5. 标准制定内容5.1 名称目前市场上以及相关文献对本标准所定义的土体固化剂有不同名称，如软土固化剂、土壤固化剂等；另一方面，使用同一名称的产品可能完全是不同类型、不同功能的物质。本标准明确该产品的名称为土体固化剂，并相应的给出了产品的定义。5.2范围本标准适用于无机类土体固化剂的生产和检验。具有土体胶结固化功能的产品有不同的类型，根据对市场上土体固化剂生产和应用状况的调研，本标准仅涵盖了产品技术成熟、工程应用量大的土体固化剂类型。本标准规定了土体固化剂的术语和定义、分类和标记、要求、试验材料、试件制备及养护、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存等。5.3 规范性引用文件规范性引用文件如下：GB 175通用硅酸盐水泥GB 3838地表水环境质量标准GB 5085.3危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别GB 9774水泥包装袋GB/T 208水泥密度测定方法GB/T 1345水泥细度检验方法（80um筛析法）GB/T 1346水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T 2611试验机通用技术规程GB/T 3722液压式压力试验机GB/T 12573水泥取样方法GB/T 18598危险废物填埋污染控制标准GB/T 50123土工试验方法标准GB/T 50145土的工程分类标准JGJ 63混凝土用水标准JGJ/T 233水泥土配合比设计规程JG/T 3020混凝土试验用振动台JG/T 3033试验用砂浆搅拌机5.4 术语和定义对本标准中使用的土体、土体固化剂、固化土混合料、固化土、土体固化剂流动度、基准试件、检验试件、无侧限抗压强度比、固化剂掺入比、固化剂浆水灰比等术语给予了定义。根据土体固化技术的发展趋势和市场应用的趋势可知，土体固化剂固化的对象已经不仅限于一般土体，固化的目的也不仅限于增加土体强度、改善工程性能。土体固化剂固化的对象已经扩展到尾矿泥、疏浚淤泥等人工土体或受人工影响的土体；固化的目的也扩展至实现污染物稳定的功能需求等。随着技术的进步，盐渍土、有机质土等特殊土也已得到成功的固化处理。根据目前工程应用情况，本标准对土体固化剂固化的土体范围给予明确的定义，所述土体包括符合GB/T 50145的细粒类土、盐渍土、有机质土、重金属污染土、尾矿泥、疏浚淤泥等。与某些市场上和文献中所述的固化剂不同，本标准所述土体固化剂真正具有独立地胶结固化土体使之成为硬化体的能力。由于固化土通常是作为在地下水或潮湿环境中使用工程材料，而且，由于土体成分是参与土体固化剂水化硬化反应的，因此在土体固化剂的定义中特别说明土体固化剂是：通过自身各组分之间以及与土体之间的物理、化学反应，可将土体胶结成为能够长期保持强度的硬化体的无机粉体水硬性胶凝材料。5.5 分类和标记对土体固化剂根据提供方式、使用状态、适用范围进行了分类。有些土体固化剂中包含相当大比例的硅酸盐系列水泥、矿渣、粉煤灰或其它大宗低值的材料，当土体固化剂需要远途供应时，这些大宗低值的材料的运输费用将增加土体固化剂成本。因此可以采取仅远距离运送土体固化剂的核心组分，而就近采购大宗低值材料，现场组配成完整土体固化剂的方法。所以根据提供方式分为两类：完整的土体固化剂产品的Q类和非完整的土体固化剂产品的B类。根据工程条件不同，土体固化剂可以以浆体形式与土体拌合使用，也可以以粉体形式与土体拌合使用；当土体固化剂以浆体形式使用时，土体固化剂浆体应具备足够的流动度和流动度保持时间；如果土体固化剂中某些成分水化过快，或吸收水分过多，将影响正常施工。但土体固化剂以干粉形式使用时，反而可能需要利用土体固化剂中某些成分水化快、吸收水分多的特点。例如：土体固化剂中如果包含生石灰、生石膏等，若以浆体使用则浆体会很快稠化甚至凝结，导致土体固化剂输送管道堵塞。但是如以干粉使用，该土体固化剂大量和快速吸水的优势就可以利用。所以土体固化剂产品根据使用状态分为两类：既可以以浆体使用也可以以粉体使用的J类和只可以采用粉体使用的F类。土中的粘粒、可溶盐、有机质、各种金属离子等参与土体固化剂的反应，不同类型的土体，参与土体固化剂反应的程度和类型不同；所以对不同类型的土体，土体固化剂的组成会有较大的不同；此外，对固化土的性能要求不一样，也必然导致土体固化剂的组成不同。例如：固化重金属污染土需要考虑重金属离子对土体固化剂水化硬化过程的影响以及其对重金属离子的稳定固化能力；固化盐渍土需要考虑土体固化剂与盐离子的反应以及水化产物在盐环境下的稳定性。所以土体固化剂产品根据适用范围分为三类：用于一般土体的固化的Y类，用于特殊土（盐渍土、有机质土等）固化的T类，用于污染土（如重金属污染土、污泥、某些尾矿泥等）固化的W类。 产品按土体固化剂提供方式、使用状态和适用范围的符号组合进行标记，且适用范围可进一步说明具体使用对象。例如 Q-J-W-重金属Pb污染土，表示A类形式供应的、以浆体形式使用的、用于固化重金属Pb污染土的固化剂； B-F-T-超氯盐渍土表示B类形式供应的、以粉体形式使用的、用于固化超氯盐渍土的固化剂；Q-F-T-高有机质土，表示Q类形式供应的、以粉体形式使用的、用于固化高有机质土的固化剂。5.6 要求涉及土体固化剂自身性质的物理指标和工作性的指标直接对土体固化剂进行测试；涉及土体固化剂的工程性能的指标，采用对固化土的性能测试。混凝土中砂石是惰性的，不与水泥发生反应。所以对水泥性能的测试可以只对净浆或砂浆进行。与水泥胶结砂石形成混凝土不同，固化土是土体固化剂与土体相互作用的结果，土体的性质直接影响土体固化剂的作用结果。土体主要在两方面对土体固化剂的作用效果有影响：1）土体中孔隙量大，且土体通常以包含有内孔的土团粒的集合体存在；针对土体这种特性，土体固化剂可能产生具有膨胀填孔作用的水化物；不同土体孔隙率不同，膨胀性水化物的生成量就不应该相同；2）土体的化学性质因素（如pH值、离子交换容量、矿物成分等）参与或影响土体固化剂水化硬化反应。土体固化剂组成设计是要针对土体中的化学性质因素、物理性质因素和土体结构具体调配材料组成。因此，土体固化剂的性能指标一定是与具体土体反应的结果，如果采用土体固化剂净浆或砂浆测定土体固化剂的性能，则不能反映实际效果。在很多情况下，采用净浆或砂浆试验，土体固化剂强度远低于水泥，甚至没有强度，而采用固化土试验则土体固化剂的固化土强度高于水泥固化土强度，其他性能亦然。同理，固化不同的土体需要不同材料组成的土体固化剂，同一土体固化剂对不同土体的固化效果也是不同的。5.6.1 土体固化剂物理及工作性指标本标准对土体固化剂的细度、密度、含水率、流动度、凝结时间做了规定。对于采用土体固化剂浆液施工的固化土制备方法，特别是原位施工方法，要求土体固化剂有适当的流动度才可以适应施工机械的能力；同时要求土体固化剂浆体流动度能够保持足够长的时间，以保证施工工艺时间的需要。例如深层搅拌法、旋喷法等，土体固化剂的流动度要在整个施工过程满足泵送要求的流动度，即要保证在土体固化剂浆液制备完成后至深层搅拌机、旋喷机等不喷浆下钻的时间段中（以及施工意外临时短时中断）保持足够的土体固化剂浆液的流动度，以免土体固化剂流动度降低浆体凝固在管道中。因此，对于流动度，除规定了初始流动度指标，还规定了30min流动度和60min流动度的指标。本标准对土体固化剂的凝结时间仅提出了初凝时间下限值，也就是说对初凝和终凝时间的限制时间相对延长。主要出于如下考虑：1）部分固化土施工工艺，如水泥土地下连续墙，在土体固化剂开始与土体拌合到该单元拌合结束所需工作时间可能长达数小时；2）从鼓励使用工业废渣作为土体固化剂的材料组成的角度考虑，一般工业废渣是水化速率较慢；3）固化土工程施工一般对固化土的凝结时间和早期强度要求不高；4） 凝结时间对固化土强度等工程性能不得有不良影响。5.6.2 强度关于土体固化剂的强度指标，本标准采用以土体固化剂的固化土与同条件的水泥固化土的无侧限抗压强度比来表征，同时也规定需要提供土体固化剂的固化土的7d、28d、90d无侧限抗压强度。其中所固化的土样是实际工程拟固化的土体。此外，允许在特定情况下采用土体固化剂胶砂强度作为评价土体固化剂的强度指标如前所述，固化土是土体固化剂与土体相互作用的结果，土体的性质直接影响土体固化剂的作用结果。土体固化剂的材料组成通常是针对特定土进行设计的。同一种土体固化剂固化不同的土的效果差异很大；同样，用不同的土体固化剂固化同一土样的效果也差异很大。不可能像检验水泥用一种标准砂那样，找到一种标准土样对土体固化剂工程性能进行检验。因此，采用与水泥固化土的强度比的方式表征土体固化剂的固化效果。不同使用目的对固化土技术要求不一定相同。例如：当固化土用于路基工程时，通常以7d强度作为技术指标；而用于地基处理时，则以固化土的90d强度作为技术指标。因此本标准分别对设计要求7d、28d、90d强度的情况作出相应规定。使用土体固化剂替代水泥，从技术角度有不同的考虑。一种考虑是提高固化效率，现有土体固化剂的固化土强度已可以比水泥固化土强度提高数倍。另一种考虑是在性能满足要求的前提下，尽可能利用工业废渣、降低造价。此外，实现同样固化土工程性能要求，使用高性能土体固化剂的固化剂掺量应该减少；但从易于保证搅拌均匀性考虑，减少土体固化剂用量不一定有利。根据现有文献，材料组成含工业废渣的土体固化剂中，有一部分其固化土早期强度低于水泥固化土强度，但其后期固化土强度可以赶上或高于水泥固化土强度。从技术经济和环境效益综合考虑，特别是从鼓励工业废渣利用的角度考虑，本标准规定的无侧限抗压强度比，除在设计要求龄期的强度比不低于1外，早龄期强度比允许小于1。对于某一具体的土体固化剂固化某一特定土体的情况，在有些条件下，可以建立土体固化剂胶砂强度与土体固化剂固化土无侧限抗压强度的对应关系。上海地方标准和一些企业标准中将固化剂胶砂强度作为判定固化剂质量的指标之一。由于胶砂强度检测方法比固化土强度检测方法简便，因此本标准规定“当某特定土体固化剂的胶砂强度与其固化某特定土体的固化土无侧限抗压强度存在稳定的比例关系时，可以采用胶砂强度替代无侧限抗压强度比作为评价土体固化剂强度的指标”。固化土强度随时间的增长没有统一的规律，随土体的性质不同和土体固化剂材料组成的不同而又很大的差别。为了让使用者对固化土强度发展规律有所了解、以便合理地使用土体固化剂，本标准要求：“用于各种固化目的土体固化剂，均应提供土体固化剂固化土的7d、28d、90d无侧限抗压强度”。 5.6.3 重金属污染土固化土的浸出毒性土体固化剂用于固化重金属污染土时，固化土浸出液中重金属含量是首先要控制的指标。但是由于污染土的重金属种类和浓度不同、固化土的使用目的不同，难以采用统一固化剂掺量进行土体固化剂固化重金属污染土有效性判别。本标准规定：采用生产厂家根据污染土的重金属离子种类和浓度提出的土体固化剂的建议用量，当固化土用于填埋时，其固化土浸出液中重金属含量最大限值应符合GB 18598；当固化土用于工程材料时，其固化土浸出液中重金属含量最大限值应符合地表水环境质量标准GB3838 IV类限值的规定的规定。5.6.4盐渍土固化土的稳定性盐渍土固化土的长期稳定性的概念与混凝土耐久性的概念不同。前者，土中盐是作为反应物之一与土体固化剂各组分一同参与形成水化物的反应（也可以说在土体固化剂设计时将土中盐作为土体固化剂组成的一部分），其作用可能改变水化产物或水化产物的形成过程，其作用时间主要为土体固化剂水化硬化过程；而后者，盐是与水泥水化反应的产物再进行反应，其作用是使混凝土硬化体中的水化产物生成新的物质，其作用时间是在混凝土硬化、形成密实结构之后。另一方面；固化土中的孔隙量远大于混凝土，其渗透性与混凝土相比要高几个数量级。所以混凝土的腐蚀过程相对较长，而固化土因渗透性高、环境盐分与固化土内水化物的反应相对迅速。因此，固化土的长期稳定性试验时间周期应该较短。从已有试验数据来看，一年的试验周期基本可以反映固化土在盐渍土中的长期稳定性，尚未发现90天之内强度发展良好而之后强度开始下降的报道。本标准仅是对已经相关权威部门认定可以用于盐渍土的土体固化剂的产品合格性的评价。因此，本标准规定用于固化盐渍土的固化剂，其盐渍土固化土除应满足前述固化土强度和强度比的要求外，还应提供固化土在盐液浸泡至7d、28d、90d、180d龄期的无侧限抗压强度，且随龄期增长固化土强度不可有下降趋势。5.7 试验方法5.7.1 试验材料对试验用土、固化剂、水泥和水做出相应规定。试验用土体固化剂应采用拟检验性能的土体固化剂的同批生产的产品；Q类固化剂可直接用于试验；B类固化剂应与指定搭配的材料用同样的比例共同试验。规定试验用土宜采用与实际工程固化对象性质与状态相同土料。所谓与实际工程固化对象状态相同是指工程要求与固化剂拌合之时土体需要达到的性质与状态，这不一定与土体的天然状态相同。例如：如果实际工程固化时要求土样在最佳含水量范围，但取得土样不是最佳含水量，试验时需将试验土样含水量控制在最佳含水量。当拟固化对象土处于多层地基不同土层时，在同一场地可取代表性土样做试验用土，用于判别土体固化剂的适用性和土体固化剂质量检验。在同一场地各层土的pH值、可溶盐等性质指标大体相同，对土体固化剂效果影响较大的指标主要是黏土种类与含量不同，这个差别主要反映在Ip值上。因此可分别取Ip值最小和Ip值最大的且土层厚的土样作为代表性土样。当某一区域的土体物理、化学的性能指标大体一致时，或当有足够试验证明：固化剂对某一区域的土体固化效果基本一致时，可以选择典型土样做试验用土，用于判别固化剂的适用性和固化剂质量检验。5.7.2 土体固化剂物理及工作性指标测定方法土体固化剂的细度、含水率、密度、凝结时间基本上借用水泥等检验所使用的已有测定方法；土体固化剂流动度测定包括初始流动度、30min流动度和60min流动度的测定，测定方法基于GBT8077的测定方法稍加改变。5.7.3土体固化剂强度测定方法规定了无侧限抗压强度比的计算方法，无侧限抗压试验根据水泥土配合比设计规程JGJ/T 233中规定的方法做了适当改进。固化土的材料用量按JGJ/T 233规定的方法确定。固化土试样的制备方法根据固化土的稠度分为两种方法：拟固化土含水率为最佳含水率5%时，将固化土拌合物混合料分3次填入试模中；每次固化土混合料的填入量根据拟固化土获得最大干密度时对应的土体密度（即含水率为最佳含水率时密实土体对应的密度）和三分之一试模体积计算得出。将固化土混合料摊铺均匀，用尺寸为70mm70mm100mm的实心模具将固化土拌合物压实至预定体积；第一层和第二层固化土混合料填入压实后，用小刀将其表面划毛。拟固化土含水率为其他它含水率时，将固化土拌合物混合料分3次填入试模中；每次将固化土拌合物混合料的1/3装入试模，用摸刀将固化土拌合物混合料从试模一侧碾压至另一侧，然后从该侧反向碾压至对侧；调转90度后重复该操作1次；然后将其放在振动台上振动1min。固化土混合料与砂浆或混凝土混合料不同，随土体粘粒的增加，固化土混合料的粘性增加，因此，砂浆和混凝土可以通过振捣消除其中的孔隙，得到密实的试件，而固化土在振捣过程中不一定能够消除其中的孔隙，土体Ip值越高越难以通过振捣成型。所以固化土在成型过程中需要逐层压实，避免将空气封闭在凹坑中，而应将固化土混合料从凹坑一侧逐步填入将空气挤出。5.7.4 重金属污染土固化土的浸出毒性试验采用生产厂家根据污染土的重金属离子种类和浓度提出的土体固化剂的建议用量，按本标准附录B规定的方法制成固化土试样，取测定28d无侧限抗压强度后的固化土试件的核心部分，按GB/T 5085.3-2007的规定的方法进行试验测定固化土浸出液中重金属含量。5.7.5 盐渍土固化土的稳定性试验按6.7的方法成型并养护7d后，浸入盐液中浸泡，分别于28d、90d、180d按6.7的规定测定固化土试件无侧限抗压强度。盐液宜取实际使用环境的地下水，或根据地下水所含盐份种类和浓度配置的盐液。盐液液面应高于试件2cm；每30d更换盐液一次。5.8 检测规则对批号、取样方法、出厂检验和型式检验的项目和判定标准、检验报告、交货与验收等会相关事宜做了规定。对土体固化剂强度的判定指标是采用土体固化剂的固化土与水泥的固化土的强度比；不同水泥厂生产的同标号同类水泥固化同一土样得到的固化土强度不一定一样。因此规定：为保证仲裁检验与交货验收检验结果的可比性，在对土体固化剂取样的同时还需要对水泥和土样一并取样、签封，留存备用。当对土体固化剂质量有争议时，采用与交货验收检验相同的材料与方法制备固化土进行检验。5.9标志、包装、运输与贮存本标准规定了标志、包装、运输与贮存的方法和要求。6. 调研与试验报告6.1 土体固化剂的使用范围土体固化剂替代水泥应用于深层搅拌法、旋喷法的等地基处理方法已经广泛的应用于工程。已经形成了一些地区产品标准1和企业产品标准24。对于采用水泥难以固化的泥炭土、泥炭质土、淤泥等高有机质土地基，采用土体固化剂固化处理已有不少成功的工程实例56。表8提供了部分原冶金部建筑研究总院采用土体固化剂成功固化泥炭土、泥炭质土、淤泥等高有机质土的固化土强度数据，该数据摘自部级科技成果技术鉴定文件。对格尔木盐湖带的超氯盐渍土采用土体固化剂固化进行研究，中国科学院地基所提供的原位试验结果与北京航空航天大学采用原位土体和原位卤水所做的室内试验的结果基本一致，固化土强度28d60d持续增长，之后至180d测试结束，固化土强度保持稳定7。周永祥等用自行开发的固化剂对青藏高原含盐量达4%的强硫酸盐盐渍土进行固化取得良好效果8。邓晓轩采用自制固化剂对人工配制的含5%硫酸钠的盐渍土进行固化，固化土经饱和硫酸钠溶液浸泡至12周测定结束一致保持强度稳定7。杜延军团队采用自制固化剂制备固化土，试样标准养护28 d 后于浸泡Na2SO4 质量为2.5%溶液至120d测试结束，取得良好效果9。柴寿熹、蓝俊良等对滨海盐渍土固化取得良好效果1012。珠海华孚石油化工有限公司油罐及污水处理厂盐渍土地基和青岛大炼油盐渍土地基，在采用水泥固化处理失败后，采用上海五科新型建材有限公司“NG型土体固化剂”成功进行了固化处理。采用固化/稳定技术处理重金属污染土是最有效的方法之一。武汉大学侯浩波团队、河海大学朱伟团队等对固化重金属污染土（包括工业污泥、河道底泥、焚烧飞灰等）进行了系统的研究和工程治理1323，并已形成固化污染土固化剂的企业标准24。土体固化剂还用于固化粒径分布在细粒土范围内的尾矿、建筑弃土、工业废渣等，所得到固化土可用于制作免烧砖、填筑路基、筑坝材料等2547，现已形成固化尾矿的固化剂企业标准48。表9所示为HAS土体固化剂固化尾矿砂等多种土体材料的固化土强度数据。综上所述：土体固化剂的固化对象土已不限于软土，其固化对象土的范围非常广泛，而且目前已经有工程实践。因此，本标准对土体固化剂所固化的土体范围进行了新的定义。对于标准的名称也建议改为土体固化剂。各文献内容简述见附录1.6.2 验证试验数据及分析6.2.1 土体固化剂物理指标表1是采用中岩大地科技股份有限公司等企业提供的不同型号和批次的固化剂所做固化剂物理性能试验的数据汇总。表2是其它一些地方标准和企业标准中的相关指标汇总。对比表1、表2可知，本标准提出的物理指标满足率为100%。表1 固化土性能试验数据汇总表试样编号固化剂编号密度（g/cm3）细度（80u）含水率凝结时间（h）流动度（mm）初凝终凝030min60min1ZYDD-A2.644.2%06:308:451421411412ZYDD-B2.571.7%07:309:301331321313ZYDD-C2.613.9%06:007:301271261194ZYDD-D2.416.8%06:008:301061051045ZYDD-E2.419.0%06:308:301101091056ZYDD-F2.615.0%07:309:301161131137ZYDD-G2.504.7%07:158:301121121108ZYDD-H2.486.0%07:459:151141101099ZYDD-I2.543.8%07:008:3010610510510ZYDD-J2.494.0%08:159:3011010110111SSBL2.704.0%11:2413:1219212SSBT2.800.5%5:246:29注：SSBL为上海宝龙建材有限公司生成的固化剂 SSBT为上海宝田新型建材有限公司生产的固化剂表2 各标准技术指标汇总序号项目指标ABCDE1密度，g/cm32.52.72.42细度(80m方孔筛筛余量)，%105.05.0103比表面积，m2/kg3004203203504含水率，%15流动度初始流动度，mm0.55100流动度比：1.150.6100128030min流动度，mm9060min流动度，mm806凝结时间初凝，min4545454545终凝，h10181012187加固土抗压强度比7d210.60.528d210.890d18抗压强度,MPa含水量45%淤泥质粘土7d1.51.028d3.02.0备注1、指标来源：A：上海市工程建设规范 脱硫石膏土体增强剂应用技术规程（DG/TJ08-2082-2011）B：上海市企业标准 SC型土体固结粉（Q/SVDX 01-2005） 上海宝田新型建材有限公司C：武汉企业标准 HAS尾砂胶结剂（Q/GZBZG003-2016） 葛洲坝中固科技股份有限公司D：北京市企业标准 工程用AS型土壤固化剂（Q/HDASH001-2006）北京光彩恒溢科技发展有限公司企业标准E：北京市企业标准 ZYDD软土固化剂 北京中岩大地科技股份有限公司2：表中解释：序号5中：0.55/0.6/1代表水灰比序号8中：固化时水灰比为0.56.2.2 土体固化剂强度指标表3、表4和表5为不同固化剂无侧限抗压强度和无侧限抗压强度比的试验数据汇总，表6 为试验用土样的物理性质指标。表7、表8、表9和表10是文献有关试验数据的汇总。表11 为文献试验用土样的物理性质指标。有如下现象：1） 同样的固化剂对不同土体的固化效果不同。一方面，表现在无侧限抗压强度值上；例如，表3所示：对于土样S-1和土样S-3，水泥固化土90d无侧限抗压强度相近，分别为3.50 MPa和3.63 MPa：而固化剂ZYDD-A的固化土强度分别为7.97 MPa和4.91 MPa。另一方面表现在无侧限抗压强度比上。例如：ZYDD-AZYDD-J十种固化剂固化S-1的90无侧限抗压强度比都是大于1的，但是ZYDD-D、ZYDD-I两种固化剂固化S-3时90d固化土无侧限抗压强度比小于1，ZYDD-D、ZYDD-E、ZYDD-G、ZYDD-J四种固化剂固化S-2和S-3时，固化土无侧限抗压强度比均小于1。正因为有如此现象，所以不能统一用一种标准土样与固化剂拌合制备固化土来考察固化剂的工程性能，只能用拟固化的土与固化剂拌合制备的固化土检验固化剂的性能与质量。基于同样理由，也不宜用砂浆而应用固化土来表征固化剂的工程性能；2） 各种固化剂固化土体的效果的排序，对不同的土是不一样的。例如，如表5所示：采用同厂家的普通硅酸盐32.5水泥和普通硅酸盐42.5水泥，对于土样S-13，两者的固化土28d强度基本一致；对于土样S-15，42.5水泥的固化土28d强度明显高于32.5水泥的固化土28d强度；而对于S-14和S-16，42.5水泥的固化土28d强度反而明显小于32.5水泥的固化土28d强度。表4中，对土样S-11也显示42.5水泥的固化土28d强度小于32.5水泥的固化土28d强度的现象。对于32.5和42.5水泥这种在砂浆中（甚至在人们的观念中，在固化土也应该）有明确和肯定的强度排序的固化剂，在不同土的固化土中的强度排序则没有一定的规律。对于同标号、同品种、甚至同品牌但不同来源的水泥，在固化不同土时的固化土强度也会有很大差别、甚至固化同一种土也可能有很大差别。表10数据显示：用不同品种或同品种但不同厂家的42.5水泥，固化同一土样，得到的固化土强度也相差很大。由此现象可以推知，当以水泥固化土强度为基准，以固化土无侧限抗压强度比作为固化剂性能和质量的判定标准时，以不同水泥的固化土为基准的同一固化剂的固化土无侧限抗压强度比可能会有很大甚至相反的差别，这可能影响对固化剂有效性或质量的判断。表7中试件5-1和试件5-3的土样是一样的，采用的水泥同为42.5的水泥，但水泥的厂家和品种不一样，所得固化土的抗压强度有很大差别。虽然采用固化剂的固化土试件5-2、5-4分别对于试件5-1、5-3的无侧限抗压强度比都大于1；但如果同样以试件5-1的水泥固化土强度为判定固化剂有效性的基准，则试件5-4的无侧限抗压强度比小于1，即试件5-4的固化剂将被判不合格。正因为有如此现象，本标准规定：在出厂交货验收时，在不同时期的检测用的水泥必须是同一水泥样品。不可以用同品种、同标号但不是同一个水泥样品替代。当然，也不可以取基准水泥作为统一的标准水泥用于仲裁固化剂的质量纠纷。3） 各固化剂的固化土强度发展规律是不一样的。例如：表3中试件1-6、1-9，28d、90d无侧限抗压强度比大于1，但7d无侧限抗压强度比小于1；试件2-5，90d无侧限抗压强度比大于1，但7d、28d无侧限抗压强度比小于1；试件4-2、4-3，90d无侧限抗压强度比大于1，但7d龄期几乎没有强度，28d无侧限抗压强度比小于1，分别为0.78、0.87。表5中，试件14-3比14-1、试件15-3与15-1或15-2比、试件16-3与16-1比，虽然28d固化土无侧限抗压强度比大于1，但14d固化土无侧限抗压强度比却小于1，分别为0.89、0.87、0.76、0.90。表7中试件也显示了同样的现象。试件2-2、试件5-2、试件6-2在28d抗压强度比大于1时，7d在0.670.79之间；试件1-2、试件3-2、试件4-2、试件5-4在90d抗压强度比大于1时，28d强度比小于1；但都大于0.90。类比采用水泥做固化剂的情况，对于水泥，其产品标准规定28d强度，而对于地基处理采用深层搅拌法等土体固化技术时，相应的技术标准要求固化土90d龄期强度。基于上述实验数据，同时考虑本标准是产品标准，所以本标准规定：当设计要求7d强度时，7d无侧限强度比不小于1；当设计要求28d或更长龄期强度时，7d无侧限抗压强度比不小于0.6，28d无侧限抗压强度比不小于1。根据上述验证试验数据和文献数据，以及表2 所述地方标准和企业标准数据，本标准提出的技术要求的满足度应大于90%。表3 固化土强度验证试验数据汇总表1试样编号土样编号固化剂编号固化土强度(MPa) /强度比备注7dS28dS90dS1-1S-1水泥11.601.00 2.791.003.501.001、 固化剂掺入比：10%；水胶比：0.62、 固化剂由中岩大地科技股份有限公司提供，6个品种共计10品种批次3、 S为同龄期固化剂固化土与水泥固化土强度比4、 水泥1为河北燕新建材有限公司的钻牌42.5普通硅酸盐水泥1-2ZYDD-A2.071.294.951.777.972.281-3ZYDD-B2