7.2.3.1 保力马聚合剂简介
保力马聚合剂（有的文献称其为“宝力马”或“保力玛”）是乌鲁木齐某公司生产的产品。该公司引进与生产的保力马（PLM）这种先进的起固化作用的新一代强力聚合剂，充分利用工业废料、建筑垃圾、戈壁石土、流沙、黄土等开发新型优质建筑材料，可广泛应用于公路、建筑、水利、环保等领域；保力马聚合剂经新疆维吾尔自治区环保局认定为环保产品。保力马聚合剂的原理与性能为：
（1）该产品采用微粒子高速溶合新技术制成浓缩液体——乳白色的保力马聚合剂。自然状态的废弃物（粉煤灰、炉渣、建筑垃圾）、戈壁砂石土、粉土等，掺入一定比例的保力马聚合剂粉料均匀拌和后，再加入一定比例的保力马聚合剂水剂拌和，然后碾压成型，自行固化。由于聚合剂由多种化学成分组成，其微粒子可促使废弃物中的硅酸盐化合物产生物理化学反应而获得“造岩”作用；同时还可与废弃物中的粒子产生高效率的离子交换。聚合剂分为水剂和粉剂，水剂的pH值为6.3～7.8，粉剂的pH值为7.5～8.3，粉剂又称为激活剂。
（2）该产品无毒无害，形成的固化物水密性高，吸水、透水率低，有较强的防水、防冻性能和良好的防热效果，其抗压强度在很长时间内持续增强。
（3）用该品制作的建筑材料，成型后即可脱模码放，自行固化，无须烧结、养护。
据生产厂家称，使用保力马聚合剂不需要骨料，将其与被固化的废弃物质、灰渣等按一定比例的配比混合，搅拌均匀，压制成型，即达到固化目的，故可用于以下方面：
（1）基础设施建设。包括修筑公路路基，旧路、土路的翻新改造，停车场、运动场、房屋等的地基处理，软土基础加固等。
（2）农田水利建设。包括水库、堤坝、养鱼塘、灌溉渠等的水利防渗建设。
（3）生产建筑材料。包括制作彩砖、承重墙砖及彩色人行道板砖、植草砖、路沿石、条石、块石等。
（4）环保工程。包括有害物质固化处理、废弃物质的利用、沙漠地带固沙造林、防沙堤的建筑等。
生产厂家用保力马聚合剂进行了三次规模较大的工程试验，分别为：
（1）在和田地区墨玉县47团进行的样板工程有：房屋两套，共186m2（用保力马聚合剂与当地砂土制成砖建建筑房屋）；1km三级公路（基层、底基层）；水渠200m（防渗渠板）。
（2）乌鲁木齐市青格达湖1km三级公路试验（基层、底基层）。
（3）克拉玛依市九油田试验有500m简易公路（路面）、7000m2料场平台。
以上工程均通过了当地有关验收。
7.2.3.2 保力马聚合剂加固风积沙的施工工艺
1）路拌法
（1）准备下承层。为准备施工的下承层放初样、整平、清理、碾压及在干燥时适当洒水，并进行压实度、弯沉值、几何尺寸等项目检验，以使下承层达到平整、坚实，具有规定的路拱，并有合格的平整度和压实度等。
（2）施工放样。在下承层上恢复中线。直线段每15～20m设一桩，平曲线段每10～15m设一桩，并根据设计厚度及松铺系数在两侧路肩边缘外所设的边桩上明显标记出该层边缘的设计高。
（3）备料。根据加固风积沙层的厚度和预定的干密度及聚合剂（保力马聚合剂）剂量，计算每平方米加固沙需用的聚合剂用量，并计算每袋聚合剂（粉剂，也叫激活剂）的摊铺面积。根据加固沙层的宽度，确定摆放袋装聚合剂的行数，计算每行袋装聚合剂的间距。根据每包聚合剂的摊铺面积和每行袋装聚合剂的间距，计算每袋聚合剂的纵向间距，并将所有材料都准备好。
（4）摊铺材料。事先通过试验确定沙的松铺系数，按沙漠公路路基施工工艺推筑风积沙，用履带式推土机初平初压，再用平土机精平，并做出路拱。然后按上述计算用量将袋装聚合剂（激活剂）均匀地摆放与摊铺（洒铺）在沙表面上。
（5）拌和。用稳定土拌和机进行拌和，拌和深度应达到加固层底，严禁在拌和层底部留有“素土”夹层。应略破坏（约1cm左右，不应过多）下承层表面，以利上下层黏结。通常先拌和两遍，然后再将稀释的聚合剂水溶液注洒在沙表面，使其自然渗入。1～3h后，再用稳定土拌和机拌和两遍或两遍以上，并在拌和结束时，混合料的含水量要均匀，无粗细集料颗粒离析现象，洒水量宜控制在10%～12%。最后用平地机等整型。
（6）混合料拌和均匀后，立即用平地机初步整平和整型。用拖拉机、平地机或轮胎压路机立即在初平的路段上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整。再用平地机进行初步整平和整型并用拖拉机、平地机或轮胎压路机立即在初平的路段上快速碾压一遍。然后再用平地机整型一次。每次整型都应按照规定的坡度和路拱进行。
（7）碾压。整型后，当混合料的含水量达到要求时，立即进行碾压；用12t以上三轮压路机、重型轮胎碾或振动压路机全宽范围内进行碾压。碾压时，按由边到中、由低到高、先轻后重再收光、重叠1／2轮宽的原则进行碾压。在3～4h内碾压达到设计要求的压实度（一般需碾压6～8遍），且无轮迹为止。碾压过程中，若表层水蒸发快，应及时补洒少量的水。碾压结束前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求。
（8）接缝和“调头”处的处理。同日施工的两工作段的衔接处，应搭接拌和。第一段拌和后，留5～8m不碾压。第二段施工时，前段留下未压部分，要再加部分聚合剂，重新拌和，并与第二段一起整型碾压。工作缝和“调头”处的处理可按《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—1993）的有关规定进行。
（9）交通管制。在未进行面层铺筑前，应加强交通管制，以避免因行车而造成结构破坏。一般在碾压成型4d后可铺筑沥青路面。
2）厂拌法
除混合料的拌和与摊铺较为特殊外，其他工序与路拌法相同或相似。混合料的拌和与摊铺的特殊处为：先将风积沙和激活剂（粉剂）按比例放入厂拌机中拌和均匀，再将用清水稀释好的聚合剂（水剂）溶液洒入厂拌机拌和均匀。尽快用车将拌成的混合料运送到铺筑现场。然后用稳定土摊铺机摊铺混合料；或者在没有稳定土摊铺机时，也可用自动平地机摊铺混合料（用此方法时，需设3～5人小组，用人力车装上新拌和的混合料，跟在平地机后面，及时修补“窝”和“包”）。
7.2.3.3 试验方案
通过多方比选，选用保力马聚合剂进行室内试验。如果室内试验效果较好，则可选用其进行工程试验；否则就另选其他的固化剂进行同样的试验。室内试验内容按照有关规范或规程要求，主要有材料性能试验、不同掺量固化剂的击实试验、不同掺量固化剂加固风积沙的抗压强度试验等。
7.2.3.4 材料试验
用保力马聚合剂加固的风积沙取自塔克拉玛干沙漠腹地，风积沙样品编号B。该风积沙样品取自塔克拉玛干沙漠以南小片流动沙丘分布区流动沙丘的表层。取样地点在项目依托工程G315若羌—且末公路改建路段的试验路段K1675+130处。地理坐标为N38°42′42.0″，E86°42′09.4″。
对风积沙B进行的主要试验结果有：
（1）粒度成分见表7-49。
表7-49 风积沙B样品粒度组成
（2）化学成分见表7-50，含盐量见表7-51，矿物成分见表7-52。
表7-50 风积沙B的化学成分 （%）
表7-51 风积沙B的含盐量
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表7-52 试验样品B的矿物成分
（续表）
（3）重型击实试验结果见表7-53。
表7-53 风积沙B重型击实试验成果表
此外，试验还知风积沙B样品的比重为2.67g／cm3。
7.2.3.5 击实试验
沙样B按照表7-54的不同掺入量掺入保力马聚合剂，按《公路土工试验规程》进行重型击实试验，试验结果见表7-55。
表7-54 沙样B的不同保力马聚合剂掺入量
表7-55 沙样B的击实试验结果
（续表）
试验结果表明，随着保力马聚合剂加固的风积沙，其最佳含水量在聚合剂掺入量不大的条件下与聚合剂掺入量之间关系并不明显，一般在10.32%～13.15%；其最大干密度也在聚合剂掺入量不大的条件下与聚合剂掺入量之间关系并不明显，一般在1.777～1.798g／cm3。
7.2.3.6 抗压强度试验
沙样B按照表7-54的不同掺入量掺入保力马聚合剂，再将此加固风积沙按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中“无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验方法”的要求，成型6个小试件，测定其7d无限侧抗压强度（分两种情况：一是养生7d，并在最后一天将试件浸泡在水中；二是养生7d，且试验前不饱水）及28d无限侧抗压强度（养生28d且在试验前不饱水）。试验结果见表7-56及图7-64～图7-69。
表7-56 保力马加固沙抗压强度 （MPa）
注：表中数据为概率为95%的抗压强度代表值（MPa）。
图7-64 不同保力马聚合剂条件下7d无侧限抗压强度（一）
图7-65 不同保力马聚合剂条件下7d无侧限抗压强度（二）
图7-66 不同保力马聚合剂条件下7d无侧限抗压强度（三）
图7-67 不同保力马聚合剂条件下7d无侧限抗压强度（四）
图7-68 不同保力马聚合剂条件下28d无侧限抗压强度（一）
图7-69 不同保力马聚合剂条件下28d无侧限抗压强度（二）
（1）随着保力马聚合剂中粉剂掺入量的增加，加固沙的抗压强度也随之增加；无论是7d还是28d，无论是饱水的还是不饱水的。而且从图7-64～图7-69还可看出，加固沙的抗压强度随着保力马聚合剂中粉剂掺入量的增加而增加的关系明显呈线性正相关关系，且相关性很高。表明保力马聚合剂中的粉剂对风积沙有着较为明显的加固作用。
（2）随着保力马聚合剂中水剂掺入量的增加，加固沙的抗压强度也随之增加；无论是7d还是28d，无论是饱水的还是不饱水的。而且从表7-56中还可看出，由保力马聚合剂中水剂掺入量的增加而导致的加固沙的抗压强度的增加要明显大于由保力马聚合剂中粉剂掺入量的增加而导致的加固沙的抗压强度的增加（但由于所进行的试验中，保力马水剂的掺入量只有两个数值，故而无法判断加固沙的抗压强度随着保力马聚合剂中水剂掺入量的增加而增加的关系是否为明显的线性正相关关系）。表明保力马聚合剂中的水剂对风积沙有着较为明显的加固作用。
（3）试验结果表明，当保力马聚合剂中水剂的掺入量为2%时，则保力马聚合剂中粉剂的掺入量达6%时，加固沙7d饱水抗压强度能满足不小于1.5MPa二级和二级以下公路底基层的抗压强度要求；当保力马聚合剂中水剂的掺入量为3%时，则保力马聚合剂中粉剂的掺入量达4%及4%以上时，加固沙7d饱水抗压强度能满足不小于1.5MPa二级和二级以下公路底基层的抗压强度要求。
（4）试验结果表明，当保力马聚合剂中水剂的掺入量为3%时，则保力马聚合剂中粉剂的掺入量达5%及5%以上时，加固沙7d饱水抗压强度能满足2～3MPa高速公路、一级公路底基层的抗压强度要求，或能满足2～3MPa二级和二级以下公路基层的抗压强度要求。
7.2.3.7 试验结果评价
试验结果表明，保力马聚合剂对风积沙也有良好的加固效果。当保力马聚合剂中水剂的掺入量为2%时，则保力马聚合剂中粉剂的掺入量达6%时，加固沙7d饱水抗压强度能满足不小于1.5MPa二级和二级以下公路底基层的抗压强度要求；当保力马聚合剂中水剂的掺入量为3%时，则保力马聚合剂中粉剂的掺入量达4%及4%以上时，加固沙7d饱水抗压强度能满足不小于1.5MPa二级和二级以下公路底基层的抗压强度要求。当保力马聚合剂中水剂的掺入量为3%时，则保力马聚合剂中粉剂的掺入量达5%及5%以上时，加固沙7d饱水抗压强度能满足2～3MPa高速公路、一级公路底基层的抗压强度要求，或能满足2～3MPa二级和二级以下公路基层的抗压强度要求。故可选保力马聚合剂进行工程试验。
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