水泥改良紅粘土擊實試驗研究

盤霞 黃強

【摘 要】紅粘土具有高含水率、高液塑限和收縮后容易產(chǎn)生大量裂紋的特點，是工程性質(zhì)比較差的土，不適用于填筑。該文通過在紅粘土中摻入不同比例的水泥用以改良紅粘土的填筑性能，得出水泥可以改良紅粘土填筑性能的結(jié)論，并給出水泥改良紅粘土的最佳配比。當水泥摻量為5%時，水泥改良土的最大干密度達到最大值，從壓實的角度考慮，水泥改良紅粘土最佳水泥摻量為5%。

【關鍵詞】水泥；改良；紅粘土；擊實試驗

中圖分類號： TU446 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）27-0084-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.037

【Abstract】Red clay has the characteristics of high water content， high liquid plastic limit， and a large number of cracks after contraction. It is a relatively poor soil of engineering nature and is not suitable for filling. By adding different proportion of cement to the red clay to improve the filling performance of the red clay， the conclusion that the cement can improve the filling performance of the red clay is obtained， and the best ratio of the improved red clay is given. When the cement content is 5 %， the maximum dry density of the cement improved soil reaches the maximum. From the perspective of compaction， the best cement content of the cement improved red clay is 5 %.

【Key words】Cement； Improve； Red clay； Fixing test

0 引言

紅粘土廣泛分布于我國西南地區(qū)，它是碳酸鹽巖類風化后，堆積或者搬運形成的產(chǎn)物。高含水率、高液塑限、高壓縮性，失水產(chǎn)生大量的裂縫是紅粘土的顯著特點。由于紅粘土具有這些特點，導致紅粘土作為路基填料或者回填時，難以壓實，容易產(chǎn)生大量的裂縫，紅粘土路基病害比較多。但是因為紅粘土分布廣泛，筑路時常常經(jīng)過紅粘土分布地段，不論架橋或者換填都會產(chǎn)生大量的費用，投資較大，所以人們經(jīng)常往紅粘土中添加一些材料來改良紅粘土，來提高紅粘土的填筑性能，避免紅粘土路基病害的發(fā)生。水泥具有遇水膠結(jié)、凝聚的特點，把水泥添加到紅粘土當中，其能與紅粘土發(fā)生化學反應，填充紅粘土中的空隙，降低紅粘土的含水率，從而使紅粘土得以壓實，能避免失水收縮產(chǎn)生裂縫的病害。本研究通過在紅粘土中摻入不同比例的水泥，用室內(nèi)擊實試驗的方法來研究摻水泥改良紅粘土的填筑性能，來尋求添加水泥的最佳配比。[1-8]

1 試驗方法

在進行本試驗前，應測定紅粘土的天然含水率、液塑限、最優(yōu)含水率等，以上試驗參數(shù)獲得后再進行本試驗。

本試驗依據(jù)《土工試驗規(guī)程》（SL237-1999）中擊實試驗規(guī)程進行[9]，具體步驟如下：

（1）試樣制備。本試驗分別往紅粘土試樣中摻入0%、3%、5%、7%、9%的水泥進行5組試驗。每組試驗分別制備含水率差值為2.5%的試樣5個，其中第三個試樣的含水率接近最佳含水率（最佳含水率大概等于塑限含水率，試驗前應先測定試驗所用紅粘土的最優(yōu)含水率），其余試樣類推加水，試樣加水后拌勻燜置一天。

（2）把輕型擊實筒擦干凈，稱重，記錄擊實筒的體積和重量。

（3）用輕型擊實儀分層擊實試樣，刮平后稱量試樣與筒總重。

（4）用脫模儀把試樣推出，從中間挑出適量試樣測定試樣的含水率。

（5）數(shù)據(jù)處理。[9]

2 試驗數(shù)據(jù)分析

試驗可直接測得試樣的含水率，密度可以通過質(zhì)量除以密度求得，根據(jù)含水率和密度可以求得試樣的干密度，以干密度為縱坐標，含水率為橫坐標，繪制干密度與含水率的關系曲線，曲線上峰值點的縱橫坐標分別表示該擊實試樣的最大干密度和最優(yōu)含水率，類似圖1這樣的曲線，稱為擊實曲線。[9-11]

當紅粘土不摻水泥時，試樣的干密度與含水率的關系曲線顯示，曲線的頂點，紅粘土的最大干密度為1.76g/cm3，最大干密度對應的最優(yōu)含水率為17.2%。由此可見，這時紅粘土的最大干密度并不大，紅粘土的最優(yōu)含水率比較高，這與紅粘土的高壓縮性和高液塑限特點是接近的。

當水泥摻量為3%時，試樣的干密度與含水率關系曲線顯示，混合土樣的最大干密度為1.80g/cm3，對應的最優(yōu)含水率為14.8%。由此可見，當往紅粘土中摻入3%的石灰時，紅粘土的最大干密度有所增加，最佳含水率變小，隨著水泥的加入，紅粘土的性質(zhì)得以改變。

圖1水泥摻量為5%時，干密度與含水率關系曲線圖。圖中顯示，當水泥摻量為5%時，最大干密度為1.82g/cm3，對應的最優(yōu)含水率為16.2%。由此看見，當往紅粘土中摻入5%的石灰時，紅粘土的最大干密度比摻3%的水泥大，但最佳含水率沒有減小。

當水泥摻量為7%時，干密度與含水率關系曲線圖顯示，混合試樣的最大干密度為1.76g/cm3，對應的最優(yōu)含水率為11.5%。由此，當往紅粘土中摻入7%的石灰時，最大干密度比摻5%的水泥小，最大干密度并不隨著水泥摻量的增加而增加。也就是說，用水泥改良紅粘土，過多地摻入水泥，并不能改良紅粘土的填筑性能。

當水泥摻量為9%時，干密度與含水率關系曲線顯示，混合試樣的最大干密度為1.78g/cm3，對應的最優(yōu)含水率為16.5%。由此可見，當往紅粘土中摻入9%的水泥時，最大干密度與摻7%的水泥相差不大，且都比摻5%的水泥要小。再次證明，過多地摻入水泥，并不能改良紅粘土的填筑性能。

綜上所述，水泥摻量分別為0%、3%、5%、7%、9%的試樣，它們的最大干密度分別為1.76g/cm3、1.80g/cm3、1.82g/cm3、1.76g/cm3、1.78g/cm3，對應的最優(yōu)含水率分別為17.2%、14.8%、16.2%、11.5%、16.5%。從這些數(shù)據(jù)上看最大干密度并不隨著水泥摻量的增加而增加，其中當水泥摻量為5%時，最大干密度最大。最佳含水率隨著水泥摻量的變化，并沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性。因此，從壓實填筑方面考慮，摻水泥改良紅粘土的最佳配比是5%。從而也證明了往紅粘土中加入一定量的水泥是能夠改變紅粘土的壓實性能，但是不是水泥添加越多，改良效果最好，水泥摻量為5%是最佳配比。

3 結(jié)論

（1）水泥能改良紅粘土的填筑性能，可以進一步進行現(xiàn)場試驗。

（2）往紅粘土中添加5%的水泥，紅粘土的最大干密度可由1.1.76g/cm3增大到1.82g/cm3。由此可見，水泥改良紅粘土的壓實性能，效果良好。

（3）在本試驗的基礎上，可以進行更多樣化研究水泥改良紅粘土的試驗。

【參考文獻】

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