水泥土无侧限抗压强度表征参数研究

郭潇

洛浦天山水泥有限责任公司 , 新疆 洛浦 848200

摘要：水泥土的组成主要包括混凝土、钢筋水泥和水泥稳定剂。重点介绍了两个典型土样，分别用于稳定高含水量土壤、加固土壤和低水泥含量土壤，根据水泥土的饱和度和强度，进行了一系列水泥土无侧限抗压强度试验，分析了孔隙度的变化规律，提出了水泥土强度变化的有效表征参数，认为水泥土的孔隙率与初始含水量、压实速率和水泥水化产物的形成有关；水泥饱和度随水泥用量或使用年限的增加而降低；在普通水泥掺量范围内，水泥土的强度随水泥用量的增加接近幂函数，水泥土的强度近似于养护期的对数线性关系。根据试验结果，提出了一个综合评分参数，反映了水泥含量、水泥强度，加筋土和水泥稳定土是一个具有综合指数函数的幂函数。现有的试验数据也证实了所提出的水泥地面强度综合形式参数的有效性。

关键词:土力学，水泥加固土，水泥稳定土，孔隙率，饱和度，无侧限抗压强度，综合表征参数

1、前言

粉碎或最初分散的土壤与一定量的水泥和水混合。封层后，当抗压强度达到要求时，水泥是一种稳定土。水泥的稳定性可以增加土壤的负荷。由于其技术、经济和生态成熟，被广泛应用于加强道路基础和浅基础的加固。加筋水泥土通常是指固体，水泥浆通过浇筑现场与地面混合，水泥桩是最常用的软基处理方法之一，水泥是一种具有稳定土和筋土的混凝土。本研究选取了两个典型土样，分别由高水含量水泥和低水含量水泥制成，用于稳定土，进行了一系列无侧限混凝土强度试验，并分析了水泥含量、耐久性年龄等参数的影响，水泥土的孔隙度和饱和度对水泥强度的影响，以及在不同土地状态下广泛使用的强度参数，综合反映了不同强度的影响规律，建立了强度预测的经验公式，为工程实践提供指导。

2 、试验材料与试验方法

2.1 试验材料

选取粘土JC和人工砂KS两个典型土壤样品。JC取自南京东南大学九龙湖区民运大楼，地下1m处，KS为纯高岭土和商品黄砂制成的商业混合物，质量为15.85。进行粒度测试，压实和土壤分类根据土壤分类技术标准，根据相对密度K和s确定KS的相对密度

2.2试验方法

在每个比例中，必须制备三个平行样品，所有结果必须平均三个平行样品。

具体测试步骤：

（1） 根据试验设计，在干土中加入适当比例的水泥，用小型搅拌机搅拌，形成干混合料。

（2）向干混料中加入适量去离子水，按试验方案的含水量搅拌，然后搅拌均匀，JCC试样含水量为JC液的1.25倍，模拟高湿度饱和水泥土；PCs试样的含水量是KS的最佳含水量，用于模拟非饱和状态下水泥稳定土的含水量

（3）均匀混合的混凝土和土壤材料的混合物应按照试验方案的规定进行设计。PVC管，手动倒入直径5cm、高度10cm、含水量高的PVC管中，密封后放入标准储藏室，固化后达到规定的使用年限。静压模式根据相应的控制密度测试含水量低的土壤样品。将模具从直径为5cm、高度为10cm的钢模具中取出，放入密封塑料袋中，并在标准储存条件下储存

（4） 在贮存期达到规定的龄期后，测量样品的重量和尺寸，然后按照ASTM 2标准的试验方法进行无侧限抗压强度试验，并在样品修复后进行含水量检查。应注意的是，在水泥稳定土样的强度以消除吸入效应之前，样品未浸入水中。

3、试验结果分析与讨论

3.1室内水泥土试样的物理性质指标

根据两个水泥土样品孔隙率的变化规律，保存后水泥土样品的孔隙率取决于原始湿度、密封性和水化产物的形成。

随着水泥外加剂用量的增加或养护期的延长，渗碳对水或火山喷发产物的反应量增加，样品中填充的孔隙度在一定程度上降低了水泥土的孔隙度，JCC样品的孔隙度在56d和90d时持续降低，表明对水泥水化或飞灰的反应时间较长，28d后，混凝土土的强度将随着养护期的延长而增加。土壤越高，孔隙率越高，对于加压水泥，稳定土样的孔隙率越低，这是由于在一定的湿度范围内，土壤颗粒与大孔隙之间的距离增大，随着表面膜厚度和自由水的增加，水分增加100%。在试验参数下，填充水泥水化产物或火山喷发产物的土壤孔隙度对孔隙度的影响有限，样品的孔隙度主要由初始含水量或压力决定。

密封两个水泥试棒样品，含水量的变化仅与水泥的化学反应有关。随着水泥用量的增加或水泥使用寿命的延长，水泥水化程度增加或火山灰喷发，水泥饱和度随用水量的增加而降低。在28~90天的养护期内，KSC样品的饱和度明显降低，表明水泥水化或火山喷发过程并未在28天内完成。这进一步降低了水泥土的饱和度，这也证实了刘松宇的结论：一般来说，28天后，水泥地面的强度将显著增加，稳定水泥样品的JCC饱和度水平超过90%，稳定土的水泥饱和度为50%-90%。在饱和度超过90%的高饱和度条件下，土壤吸收非常小。

3.2水泥土强度与水泥掺入量的关系

对于每一种水泥土，随着水泥含量的增加，水泥的化学反应导致水化硅酸钙、水化铝钙等产品的增加，产品发生了一系列的物理和化学反应，如离子交换，利用土颗粒的渗碳和硬化来提高土的强度。水泥含量根据无限抗压强度油的水泥含量分为三个阶段，即反应区、反应区和惯性区。当水泥含量小于5%时，水泥强度增长缓慢。此时，水泥或火山喷发产物中的水分太少，该区域称为“水泥土非活性区”。随着水泥含量的增加，水泥或火山喷发反应产物在土颗粒之间的水量增加，在土中形成强粘结，水泥土的强度逐渐增大并进入反应区。当水泥含量增加时，土壤中的水泥过多，水泥强度的增加随着惰性区水泥含量的增加而降低，惰性区水泥消耗量继续增加，随着水泥消耗量的增加，土壤中形成水泥结构，水泥土的强度从-到反应区继续缓慢增加，水泥强度逐渐增加，水泥强度与水泥含量的关系在5%-20%之间，接近功能化程度；当完全超出一般极限进入反应区时，水泥土的强度几乎与水泥用量成线性关系；当达到惰性区时，水泥强度的增长速度将减慢。

4、结论

水泥土的孔隙率与初始含水量、压实速率和水泥水化产物的形成有关；水泥饱和度随水泥含量或使用寿命的延长而降低。在正常水泥用量范围内，水泥土强度随水泥用量的增加而大致增加；水泥土的强度与对数寿命接近线性关系。PCT性能综合能有效地反映水泥含量、使用寿命和孔隙率对水泥土强度的影响，稳定的水泥和水泥与PCT的位置指标很好地匹配，可用于预测土壤强度、不同条件下的入水情况。水泥土的强度不仅可以通过增加水泥的使用量和使用寿命来提高，还可以增加土层的密度，降低水泥的含水量。由于多孔层结构的差异，未开垦土壤区的水泥含量上限（物理上相当于施工中的最小水泥含量）小于混凝土条件下的水泥含量上限。

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