水泥土攪拌樁的試驗及研究

張軍 陳紅梅

摘 要：水泥攪拌樁作為一種地基加固新技術，具有許多優點.隨著大量基礎工程的建造，攪拌樁的應用也越來越廣泛。本文通過某工程的水泥土室內抗壓強度試驗，定量的分析了影響水泥土攪拌樁承載力的主要因素，得出水泥摻量與水泥土抗壓強度之間的關系及規律，為工程應用中水泥的最優摻量提供參考。通過對比試驗，發現外加劑（三乙醇胺）對水泥土抗壓強度有顯著效果。

關鍵詞： 水泥攪拌樁、室內試驗、抗壓強度、外加劑

一 引言

軟土通常是指天然含水量大，壓縮性高，承載力低的一類軟塑到流塑狀態的粘性土。常見的軟土主要有淤泥和淤泥質土。軟土是在靜水或非常緩慢的流水環境中沉積并經生物化學作用形成的。在軟土地區建建筑物需要解決的最主要的問題是如何提高軟土的承載力，減少軟土的壓縮性。

這些年來各地在軟土地區進行工程建設時，廣泛地采用了水泥攪拌法加固軟土地基。水泥土攪拌樁既可以作為止水結構，也可以作為土體加固措施。水泥土攪拌法是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就將軟土和固化劑（液漿或粉體）強制攪拌，由固化劑和軟土間所產生的一系列的物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性，水穩定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。這種方法在許多地方對加固軟土地基確實起到了很好作用。

本文主要通過室內試驗，分析水泥水泥摻量與水泥土抗壓強度之間的關系及規律，為工程應用中水泥的最優摻量提供依據。

二 室內試驗內容及結果

2.1 試驗準備

（1）土樣取自某工程的場地，該區域內第①2層為吹填土，深度約為6m，以淤泥質粉土粘土和粘質粉土為主，由于吹填土形成時間短，屬欠固結土，土含水量高，孔隙比大，強度低等不良特性，土性較差。第②3-1層砂質粉土夾有多量薄層粘性土，成因內型為河口～濱海相沉積，以粉性土為主，含石英，文母，稍密～中密狀，土性較好。

（2）試劑：普通硅酸鹽水泥32.5級（425#）

（3）外加劑：三乙醇胺

2.2 室內試驗配合比試驗方案

試驗中所選用的水泥土均為普通硅酸鹽水泥32.5級（425#），水灰比0.55。土樣為現場土，水為自來水。由于現場采用濕法施工，故實驗室先將水泥按水灰比0.55配合攪拌后再與土混合，每組做三個平行試驗，養護條件為普通水中養護。

注：①水泥摻入比是指水泥重量與濕土重量之比；

②所用外加劑為三乙醇胺，其摻入比為外加機與水泥質量之比

2.3 試樣的制備

試塊模具尺寸為 。按照上面的試驗方案，根據配方分別稱取土，水泥，外加劑（需要時）和水，先把濕土放入小型面粉機內攪拌1min，然后把配好水的水泥漿摻入濕土，繼續攪拌1min，然后在選定的試驗模內先裝入一半試料，放在振動臺上振動1min，再裝入其余的試料后振動1min。最后將試件表面刮平，蓋上塑料布防止揮發過快。試件成型后，一天后拆模，放入水中養護。

2.4 無側限抗壓強度試驗及試驗結果

采用WE-10B型壓力試驗機，以1.38mm/min的加荷速率進行水泥土的無側限抗壓強度試驗，取三個試件的測試值的算術平均值作為該試件的無側限抗壓強度值，如單個試件的測試值與平均值的差值超過平均值的 15%時，該試件的測試值予以剔除，其余兩個試件的測試值平均值的算術平均值作為改組試件的無側限抗壓強度值，如提出后的某組試件的測試值不足兩個，改組試驗結果視為無效。

根據試驗結果，整理后的試驗成果如表2-3，表2-4。

三 室內試驗結果分析

3.1 水泥摻入量對水泥土強度影響

由于在工程中，摻量過小時水泥與土的固化反應過弱，水泥的固化程度低，強度的離散性大，加固效果不明顯，故一般在研究及實際應用中，宜使水泥摻量大于7%，一般都大于10%。

從圖3-1～3-4可以看出，不論何種土層，水泥土的抗壓強度的總趨勢是隨著水泥摻入量的增加而增加。在水泥摻入量為10%～20%之間，水泥土的抗壓強度隨著水泥的摻量增加并非簡單線性增長的關系。

從可以看出，除了①2層吹填土的7天無外加劑的水泥土外，其他的強度在水泥摻量從15%增大到17%時，其強度的增量都較小于水泥摻量15%同樣水泥摻量增加而增加的強度小，這說明，當水泥摻量在15%～17%之間，水泥增加對強度的影響會降低，故在工程應用中，對設計水泥摻入量在這一范圍內的情況要仔細研究，以避免不必要的浪費。

對齡期為28天的水泥土，當水泥摻入比在15%～17%時，水泥土中水泥摻量每提高1%時其抗壓強度值增加值較小，為80.41kPa。而當水泥摻量在13%～15%，17%～20%時，水泥土中水泥摻量每提高1%時其抗壓強度值增加較大。特別是17%～20%范圍內，水泥摻量每提高1%水泥土抗壓強度平均的提高126.95kPa，摻量增加的優勢明顯體現出來。

3.2 外加劑三乙醇胺在水泥土中作用研究

3.2.1 外加劑三乙醇胺對水泥土抗壓強度影響結果與分析

外加劑三乙醇胺對混凝土性能影響的對比實驗結果見表3-3、3-4。當加有外加劑時，對齡期同為28天的情況，在相同的水泥摻入量條件下，①2層吹填土水泥土和②3-1層砂質粉土水泥土的強度差值比無外加劑時要明顯偏大，如摻量為10%時，無外加劑兩層土的水泥土強度相差232.84kP，而有外加劑時相差為344.11kP，摻量為17%時，無外加劑兩層土的水泥土強度相差317.43kP，而有外加劑時相差為464.64kP。

從試驗結果對照可知，三乙醇胺對水泥土的強度有顯著的增強作用，①2層吹填土7天抗壓強度平均的提高了1.61倍，28天抗壓強度提高了1.63倍。②3-1層砂質粉土7天抗壓強度提高了1.48倍，28天的強度提高了1.47倍。從此也可以看出，外加劑對①2層吹填土的水泥土影響要比②3-1層砂質粉土水泥土大。這主要是這兩層土的成因不同，其中所含的有機物等成分有很大的差別。

四 結論

1、在含水量一定的條件下， 水泥土的抗壓強度的總趨勢是隨著水泥摻入量的增加而增加。在水泥摻入量為10%～20%之間，水泥土的抗壓強度隨著水泥的摻量增加并非線性增長的關系。水泥土抗壓強度在水泥摻量從15%增大到17%時，其強度的增量都比較小于水泥摻量15%同樣水泥摻量增加而增加的強度小，這說明，當水泥摻量在15%～17%之間，水泥摻量增加對強度的影響會降低，所以本工程以水泥摻量15%為最優的摻入比。

2、在水泥土中摻入三乙醇胺作為外加劑，能顯著提高水泥土28天內的抗壓強度。室內試驗中，①2層吹填土7天抗壓強度平均的提高了1.61倍，28天抗壓強度提高了1.63倍。②3-1層砂質粉土7天抗壓強度提高了1.48倍，28天的強度提高了1.47倍。

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