水泥改良土力學(xué)性質(zhì)研究

張振寰

摘要：以季凍區(qū)路基改良土作為研究對(duì)象，考慮路基素土性質(zhì)、水泥摻量、含水率等對(duì)水泥改良土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，進(jìn)行水泥改良土配合比初步設(shè)計(jì)，探究其最佳配比和強(qiáng)度影響因素。結(jié)果表明：水泥摻量一定時(shí)，水泥改良土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大小隨含水率依次為14%>16%>12%;含水率一定時(shí)，強(qiáng)度隨水泥摻量增加而增大。

Abstract： Taking the subgrade improved soil in seasonal frozen zone as the research object， considering the influence of subgrade properties， cement content and water content on the unconfined compressive strength of cement improved soil， the preliminary design of cement improved soil mix ratio was carried out， and the optimal mix ratio and influencing factors of strength were explored. The results show that the unconfined compressive strength of cement-modified soil is 14%>16%>12% in turn with the moisture content when the cement content is constant. When the moisture content is constant， the strength increases with the increase of cement content.

關(guān)鍵詞：路基;水泥改良土;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

Key words： subgrade;cement improved soil;unconfined compressive strength

中圖分類號(hào)：U416.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）24-0202-02

0? 引言

目前，為了降低道路填料運(yùn)輸和維護(hù)翻修的成本，對(duì)原位路基土進(jìn)行改良穩(wěn)定成為十分有效的方法。Sunitsakual等[1]通過對(duì)水泥穩(wěn)定碎石土進(jìn)行研究，得出 CBR和水灰比是影響無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的主要因素;車冬日[2]以上海地區(qū)第④層黏性土為研究對(duì)象，通過測(cè)定水泥土初期pH值與電導(dǎo)率的方式來判斷水泥攪拌樁后期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;楊勝波[3]為了得到凍融循環(huán)后改良土的水穩(wěn)定性、強(qiáng)度特性及凍脹融沉特性的變化規(guī)律，對(duì)不同水泥摻量的改良土在同一凍結(jié)溫度、不同凍融循環(huán)次數(shù)下進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等試驗(yàn);高曉波等[4]通過室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究石灰摻入率、壓實(shí)系數(shù)及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)改良貴州地區(qū)某工程的膨脹土抗壓強(qiáng)度的影響;閆國棟[5]等以無側(cè)限強(qiáng)度評(píng)定強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖經(jīng)水泥改良后可作為路基底層填料;樊恒輝[6]通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，探究密度和含水率對(duì)固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響;李蓮花[7]對(duì)黃土鐵路隧道臺(tái)階法開挖下隧道圍巖變形進(jìn)行數(shù)值模擬探究影響因素;鄭江等[8]驗(yàn)證同條件下，水泥改良土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度優(yōu)于石灰改良土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

本文參照對(duì)水泥改良土已有的研究方法和研究思路，結(jié)合本地實(shí)際工程特點(diǎn)，通過室內(nèi)7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，進(jìn)行水泥改良路基土的初步配合比設(shè)計(jì)。

1? 試驗(yàn)方案

1.1 素土性質(zhì)

1.2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

結(jié)合擊實(shí)試驗(yàn)所得混合料最佳含水率與最大干密度，制定7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，另外為探究含水率對(duì)水泥改良土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，考慮各水泥摻量下最優(yōu)含水率范圍，設(shè)定強(qiáng)度影響因素含水率的取值。試驗(yàn)方案表如表2。

2? 結(jié)果與分析

水泥摻量與含水率對(duì)水泥改良土7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響分析如下：

2.1 破壞形式

試驗(yàn)過程中，試件破壞形式為圖1中三種：（a）為滑裂式破壞，破裂面形狀類似三角形，由兩條延伸裂縫向下發(fā)展并相接，形成錯(cuò)動(dòng)滑裂面，喪失承載力。一般為含水率較高的試件中出現(xiàn)，顆粒間的滑移錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致局部失穩(wěn);（b）為典型劈裂式破壞，類似巖石軟化破壞形式，受壓過程中先出現(xiàn)微小裂紋，隨著試驗(yàn)進(jìn)行，裂紋不斷發(fā)育發(fā)展形成貫通斜裂縫，一般為混合料配比最優(yōu)的試件出現(xiàn)的破壞形式，試件質(zhì)密表面光滑，抗壓強(qiáng)度高，破壞發(fā)生時(shí)為整體破壞;（c）為壓入式破壞，主要特征為受壓時(shí)試件頂部形成裂紋，但裂紋發(fā)展不明顯，在試件中部發(fā)生破壞，試件上半部分底面壓入擴(kuò)散開裂，下半部分頂面形成圓錐狀頂帽并且下部整體完整，一般出現(xiàn)在含水率較低的試件中，試件壓實(shí)不夠緊密。破壞時(shí)均發(fā)出明顯聲響，為軟化型脆性破壞。

2.2 結(jié)果與分析

從圖2中可以看出：

①當(dāng)水泥改良土含水率一定時(shí)，試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥摻量增大而增大。但考慮到水泥改良土在水泥摻量過高時(shí)容易因干縮溫縮產(chǎn)生裂縫，不宜高于8%。當(dāng)水泥摻量為2%時(shí)，其強(qiáng)度均小于2MPa，低于水泥穩(wěn)定細(xì)粒土作為底基層的最小強(qiáng)度要求，配合比初步設(shè)計(jì)中可以不再考慮水泥摻量為2%的情況。

②當(dāng)水泥摻量分別為4%、6%、8%時(shí)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均為含水率14%時(shí)強(qiáng)度最大，在含水率16%時(shí)強(qiáng)度次之，含水率12%時(shí)強(qiáng)度最小。分析其原因?yàn)椋涸诒镜貐^(qū)路基土土質(zhì)特點(diǎn)下，當(dāng)含水率在14%時(shí)，土中水分對(duì)混合料顆粒的潤(rùn)滑作用使顆粒排布均勻，而水泥水化的膠結(jié)作用使顆粒連接緊密，抗壓強(qiáng)度大。含水率略小時(shí)，水泥水化不完全，略高時(shí)，水分潤(rùn)滑作用強(qiáng)于膠結(jié)作用，顆粒滑動(dòng)，抗壓強(qiáng)度均有降低。

3? 結(jié)論

本文根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際工程特點(diǎn)，參照素土基本物理性質(zhì)，進(jìn)行水泥改良土混合料配合比初步設(shè)計(jì)，通過室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到結(jié)論如下：

①在混合料水泥摻量一定時(shí)，水泥改良土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨含水率的變化，14%含水率時(shí)抗壓強(qiáng)度最大，16%含水率時(shí)次之，12%時(shí)最小。

②在混合料含水率一定時(shí)，水泥改良土隨水泥摻量的增加，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大。

綜合考慮現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，此地區(qū)路基土的水泥改良土初步配合比最優(yōu)方案為水泥摻量4%，含水率14%時(shí)，以此為依據(jù)進(jìn)行后續(xù)更加完善深入的最佳配合比和強(qiáng)度影響因素探究。

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