水泥摻量對鹽漬土的力學性能影響

亞坤江·吐拉買提

（新疆西域公路工程有限責任公司，新疆 烏魯木齊830000）

0 引言

我國西北地區分布著大量的鹽漬土，由于鹽漬土中含有大量的鹽堿成分，這些成分在遇水后會快速溶解，從而導致土的性質發生很大的變化，其強度指標也會出現明顯改變。當鹽漬土作為路基土使用時，若鹽澤土路基長時間浸水，由于鹽堿成分的快速溶解，在行車荷載作用下，很容易出現地基下陷等病害[1]。此外，對于含有大量硫酸鹽鹽漬土的地區，在溫度和濕度的作用下，路基土將產生不同程度的體積膨脹，對道路的通行能力產生直接的影響。由于不同鹽漬土地區含鹽成分不同，工程特性有很大的差異，目前國內外主要研究通過摻入石灰以及二灰的方式增強鹽漬土的強度[2-3]，進而改善鹽漬土的力學性能。然而，由于石灰及二灰強度增長速度較慢，致使改善后的鹽漬土前期穩定性不足。鑒于此，本文通過摻入不同摻量的水泥對鹽漬土路基進行增強，分析并評價其力學性能，從而為今后的研究及應用提供一定的參考。

1 原材料及試驗方案

1.1 原材料

水泥：采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥。鹽漬土：試驗鹽漬土取自江蘇臨海高等級公路，含有氯鹽和硫酸鹽。鹽漬土的性質指標如表1所示。

表1 鹽漬土的性質指標

1.2 試驗方案

取現場土樣，分別摻入不同用量的42.5 級普通硅酸鹽水泥，根據《公路無機結合料穩定材料試驗規程》（JTJ 057—94）成型試件，并在規定養護齡期內測試改善前后鹽漬土的黏聚力、內摩擦角、無側限抗壓強度，并對其進行分析和評價。水泥摻量和土樣性質見表2。

表2 水泥摻量和土樣性質

2 試驗過程及結果分析

2.1 低溫剪切應力測試

土的抗剪強度是指土體抵抗外界荷載作用所產生的剪應力。當土體受到荷載作用時，土體內部發生了移動，便認為該土體發生了剪切破壞，此時的強度值即為土體的抗剪強度。通過抗剪強度試驗可以得到土的黏聚力和內摩擦角，它是設計和施工過程中的重要指標[4]。

前期的研究成果表明，鹽漬土的鹽脹溫度主要在-10～10℃之間[5]，土體鹽脹后，容易出現應力集中現象，易造成路基路面快速破損。采用規范中要求的直剪試驗測試方法，不能很好地反映出土中易溶鹽對土體抗剪強度的影響。因此，為了更好地模擬改善后鹽漬土的抗剪能力，本文采用低溫直剪試驗，通過對試件進行預先養護，使其易溶鹽結晶之后再對其進行直剪試驗，測其黏聚力和內摩擦角，以此來對鹽漬土的抗剪強度進行評價。

將預先養護的鹽漬土試件經過0℃降溫處理后，放在直剪儀上進行直剪試驗。不同水泥摻量下鹽漬土剪應力試驗結果如圖1、圖2所示。

以上研究結果表明：

（1）在0℃時，隨著鹽漬土含鹽量的增加，其黏聚力和內摩擦角均有所減小，且隨著含鹽量的增加，降低幅度逐漸增大；

圖1 黏聚力測試結果

圖2 內摩擦角測試結果

（2）鹽漬土的黏聚力和內摩擦角都隨著水泥摻量的增加而增大，摻加4%水泥的鹽漬土其黏聚力和內摩擦角增長幅度最大，而隨著水泥用量的進一步增加，黏聚力和內摩擦角增大幅度相對減小。

綜上所述，摻入水泥后鹽漬土的黏聚力和內摩擦角有明顯的提高，當水泥摻量為4%時，黏聚力和內摩擦角的增大幅度最為明顯。

2.2 無側限抗壓強度試驗

本試驗依據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTJ 3057—94）進行無側限抗壓強度試驗，采用靜力壓實法制備試件。在標準條件下養護至規定齡期后，對其強度進行測試，試驗結果如圖3所示。

圖3 水泥摻量對不同齡期土的抗壓強度影響測試結果

通過圖3可以得出如下結論。

（1）不同鹽漬土土樣在通過摻加水泥改善后，其無側限抗壓強度均隨著養護齡期的增長而增大，且水泥的摻量越大，鹽漬土的抗壓強度越高。

（2）水泥摻加之前，土的強度隨齡期變化較小，90d 抗壓強度與28d 抗壓強度幾乎相同，說明鹽漬土作為路基填料時若不經過處理，抗壓強度太低，不能直接使用。

（3）經水泥改善后的鹽漬土路基無側限抗壓強度得到顯著提高。與2%水泥摻量下鹽漬土的抗壓強度相比，4%水泥摻量下鹽漬土的抗壓強度明顯提高，而隨著水泥摻量的進一步增大，抗壓強度的變化值有所減小。當水泥摻量為4%時，90d 抗壓強度與7d 抗壓強度相比大幅度提高。水泥的加入使得鹽漬土的7d 強度大大提高，與未加入水泥的鹽漬土相比，強度明顯增大，這說明經水泥改善的鹽漬土具有較高的早期強度。

3 結論

水泥的加入能夠顯著影響鹽漬土的力學性能。在0℃時，隨著水泥摻量的增加，鹽漬土的抗剪性能逐漸增強；水泥的摻入能夠使鹽漬土的抗壓強度大幅度提高，鹽漬土抵抗外部荷載以及變形的能力逐漸增強。因此，在工程應用中，可以根據實際條件選擇合適的水泥摻量來加固鹽漬土路基。

[1] 王志偉. 高地下水位鹽漬土地區路基維護[J]. 路基工程，2004，114（3）：54-55.

[2] 鄭衛華.石灰穩定鹽漬土抗凍性能試驗分析[J].交通標準化，2012（11）：42-44.

[3] 王志偉.二灰穩定鹽漬土無側限抗壓強度研究[J].交通標準化，2012（22）：8-12.

[4] 魏汝龍.軟粘土的強度與變形[M].北京：人民交通出版社，1987.

[5] 高江平，李芳.含氯化鈉硫酸鹽漬土鹽脹過程分析[J].西安公路交通大學學報，1997，17（4）：19-24.