水泥黃土的工程特性探討

李滿良 楊朝陽

(陜西彬長礦業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西長武 712000)

目前對(duì)水泥黃土工程性質(zhì)的研究仍是不充分的，雖然水泥黃土在加固軟弱黃土地基、路基、岸坡等方面有著廣泛的應(yīng)用，但對(duì)其工程性質(zhì)，如摻合比與水泥黃土最優(yōu)含水量和最大干密度的關(guān)系，以及水泥黃土強(qiáng)度與含水量的關(guān)系等問題尚有待深入研究。雖然國內(nèi)外就水泥土(水泥加固軟土)已有較多的研究，但由于黃土作為一種分布廣泛的特殊土，其性質(zhì)與一般土質(zhì)有很大差異。這種區(qū)域性所帶來的土質(zhì)差異，使得將水泥土的研究成果直接應(yīng)用于水泥黃土是不合理的，二者工程性質(zhì)在定性、定量認(rèn)識(shí)等方面的差異尚需進(jìn)一步充分研究。

1 試驗(yàn)內(nèi)容和方法

本次試驗(yàn)用的黃土取自咸陽市彬縣基坑，深度約7 m～10 m，其物理指標(biāo)見表1。摻入水泥選用普通425號(hào)硅酸鹽水泥。制備水泥黃土的土樣用風(fēng)干后的土樣，即將現(xiàn)場(chǎng)采取的原狀土樣經(jīng)過風(fēng)干、碾碎、過篩制成。采用不同的水泥摻入比配制水泥黃土，按12%，15%，20%摻加水泥并拌和均勻。對(duì)于各水泥摻入比的混合料加入不同質(zhì)量的水拌和均勻，根據(jù)素土擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)求得混合料的最優(yōu)含水率。制備最優(yōu)含水率的混合料，并按標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)。按水養(yǎng)法將試樣用濾紙包好，放入塑料桶中，周圍填充細(xì)砂，加入足夠的水使試樣在飽水的狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。

表1 試驗(yàn)用土的物理性質(zhì)指標(biāo)

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 水泥摻合比與最優(yōu)含水量和最大干密度的關(guān)系

按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中要求，對(duì)各摻入比的水泥黃土進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)出其最優(yōu)含水量以及最大干密度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果不同水泥摻入比條件下水泥黃土的最優(yōu)含水量和最大干密度見圖1，表2。從圖1的趨勢(shì)以及表2的數(shù)據(jù)可以看出，隨著水泥摻入比的增加，水泥黃土的最優(yōu)含水量有所增加，但是增加的幅度不大;最大干密度有所減小，且減小的幅度也較小。主要原因是因?yàn)樗嘧陨碓谙嗤擅芏葪l件下的最優(yōu)含水量要比黃土稍大，且最大干密度在相同含水量條件下比黃土小。但總體上來說，水泥的摻入量對(duì)水泥黃土的最優(yōu)含水量及最大干密度影響不大。這可以從微觀結(jié)構(gòu)的角度得到解釋。由于試驗(yàn)時(shí)各個(gè)土樣的顆粒級(jí)配相同，所加水泥為細(xì)粒，加水后攪拌均勻，制樣初期水泥和黃土并不會(huì)馬上反應(yīng)，水泥摻合比不一的水泥黃土，它們的顆粒級(jí)配以及微觀結(jié)構(gòu)幾乎是一樣的，所以它們的最優(yōu)含水率和最大干密度相差不大。

圖1 最優(yōu)含水量曲線

表2 水泥摻入比與最優(yōu)含水量和最大干密度

2.2 水泥黃土強(qiáng)度與含水量的關(guān)系

水泥黃土中的水泥摻合比相同時(shí)，其強(qiáng)度在不同含水量的試驗(yàn)結(jié)果見圖2。從圖2可以發(fā)現(xiàn)，齡期在15 d之前含水量對(duì)水泥黃土強(qiáng)度的影響不大。而隨著齡期的推移，在最優(yōu)含水量條件下的水泥黃土其強(qiáng)度增長的越大。偏離最優(yōu)含水量，無論是增大還是減小含水量，其強(qiáng)度增長速度均有所放緩。而在含水量大于最優(yōu)含水量時(shí)，其強(qiáng)度增長減緩的趨勢(shì)尤為明顯。但從總體上來講，水泥黃土在最優(yōu)含水量情況下，水泥黃土的強(qiáng)度最大，受含水量影響不大。對(duì)此可以解釋為:只要含水量足以使水泥和黃土發(fā)生固化反應(yīng)，則無論含水量大小，其生成的水泥土骨架的差別不大，強(qiáng)度是由水泥土骨架決定的，所以最終強(qiáng)度相差不是太大。

圖2 不同含水量的水泥黃土的強(qiáng)度（aw=20%）

3 結(jié)語

1)水泥黃土的最優(yōu)含水量隨著水泥摻入量的增大而增大;最大干密度隨著水泥摻入量的增大而減小，但是變化量均較小，從總體來說水泥的摻入量對(duì)水泥黃土的最優(yōu)含水量及最大干密度影響不大。2)水泥黃土強(qiáng)度隨著齡期的增長而增大，在前期含水量對(duì)強(qiáng)度的影響不大，但在后期含水量越接近水泥黃土的最優(yōu)含水量其強(qiáng)度越大。從總體上來說強(qiáng)度的增長是越來越慢的。

結(jié)合水泥黃土的特點(diǎn)，從工程的角度來說，在配置水泥黃土?xí)r，對(duì)含水量的控制不必苛求某一精確值或者是一定要在最優(yōu)含水量附近，只要水泥土具有一定的濕度即可，但是含水量也不可過高或者過低。以西安地區(qū)黃土地基來說，黃土天然含水量大概在15%～21%之間，所以干法施工或是濕法施工均可以。而在陜北地區(qū)，天然黃土的含水量較低，就必須采用濕法施工了。但是水泥黃土的強(qiáng)度也受含水量的影響，在最優(yōu)含水量時(shí)，其強(qiáng)度最大。在實(shí)際的工程實(shí)踐中，要把握好工程質(zhì)量和安全性的平衡點(diǎn)。

［1］酈建俊.水泥粉質(zhì)黃黏土的工程特性探討［J］.工業(yè)建筑，2006(2)：37-42.

［2］GB/T 50123-1999，土工實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］JGJ 79-91，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］湯怡新，劉漢龍，朱 偉.水泥固化土工程特性試驗(yàn)研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2000(4)：8-9.

［5］Mitchell J K.Soil Improvement-State-of-the-Art Report proc.10th.Int.Conf.Soil.Mech..Found Eng.，1981.

［6］龔曉南.復(fù)合地基理論和工程應(yīng)用［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2000.