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水泥改良土力学性质研究
作者：张振寰
来源：《价值工程》2024年第24期
摘要：以季冻区路基改良土作为研究对象，考虑路基素土性质、水泥掺量、含水率等对水泥改良土无侧限抗压强度的影响，进行水泥改良土配合比初步设计，探究其最佳配比和强度影响因素。结果表明：水泥掺量一定时，水泥改良土无侧限抗压强度大小随含水率依次为14%>16%>12%;含水率一定时，强度随水泥掺量增加而增大。
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.
關键词：路基;水泥改良土;无侧限抗压强度
Key words： subgrade;cement improved soil;unconfined compressive strength
中图分类号：U416.1; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1006-4311（2024）24-0202-02 0; 引言
目前，为了降低道路填料运输和维护翻修的成本，对原位路基土进行改良稳定成为十分有效的方法。Sunitsakual等[1]通过对水泥稳定碎石土进行研究，得出 CBR和水灰比是影响无侧限抗压强度的主要因素;车冬日[2]以上海地区第④层黏性土为研究对象，通过测定水泥土初期pH值与电导率的方式来判断水泥搅拌桩后期无侧限抗压强度;杨胜波[3]为了得到冻融循环后改良土的水稳定性、强度特性及冻胀融沉特性的变化规律，对不同水泥掺量的改良土在同一冻结温度、不同冻融循环次数下进行无侧限抗压强度试验等试验;高晓波等[4]通过室内无侧限抗压强度试验，研究石灰掺入率、压实系数及养护龄期对改良贵州地区某工程的膨胀土抗压强度的影响;闫国栋[5]等以无侧限强度评定强风化泥质板岩经水泥改良后可作为路基底层填料;樊恒辉[6]通过正交实验设计，探究密度和含水率对固化土无侧限抗压强度的影响;李莲花[7]对黄土铁路隧道台阶法开挖下隧道围岩变形进行数值模拟探究影响因素;郑江等[8]验证同条件下，水泥改良土的无侧限抗压强度优于石灰改良土的无侧限抗压强度。
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本文参照对水泥改良土已有的研究方法和研究思路，结合本地实际工程特点，通过室内7d无侧限抗压强度试验，进行水泥改良路基土的初步配合比设计。 1; 试验方案 1.1 素土性质
1.2 无侧限抗压强度试验
结合击实试验所得混合料最佳含水率与最大干密度，制定7d无侧限抗压强度试验方案进行试验，另外为探究含水率对水泥改良土无侧限抗压强度的影响，考虑各水泥掺量下最优含水率范围，设定强度影响因素含水率的取值。试验方案表如表2。 2; 结果与分析
水泥掺量与含水率对水泥改良土7d无侧限抗压强度的影响分析如下： 2.1 破坏形式
试验过程中，试件破坏形式为图1中三种：（a）为滑裂式破坏，破裂面形状类似三角形，由两条延伸裂缝向下发展并相接，形成错动滑裂面，丧失承载力。一般为含水率较高的试件中出现，颗粒间的滑移错动导致局部失稳;（b）为典型劈裂式破坏，类似岩石软化破坏形式，受压过程中先出现微小裂纹，随着试验进行，裂纹不断发育发展形成贯通斜裂缝，一般为混合料配比最优的试件出现的破坏形式，试件质密表面光滑，抗压强度高，破坏发生时为整体破坏;（c）为压入式破坏，主要特征为受压时试件顶部形成裂纹，但裂纹发展不明显，在试件中部发生破坏，试件上半部分底面压入扩散开裂，下半部分顶面形成圆锥状顶帽并且下部整体完整，一般出现在含水率较低的试件中，试件压实不够紧密。破坏时均发出明显声响，为软化型脆性破坏。 2.2 结果与分析 从图2中可以看出：
①当水泥改良土含水率一定时，试件无侧限抗压强度随水泥掺量增大而增大。但考虑到水泥改良土在水泥掺量过高时容易因干缩温缩产生裂缝，不宜高于8%。当水泥掺量为2%时，其强度均小于2MPa，低于水泥稳定细粒土作为底基层的最小强度要求，配合比初步设计中可以不再考虑水泥掺量为2%的情况。
②当水泥掺量分别为4%、6%、8%时，无侧限抗压强度均为含水率14%时强度最大，在含水率16%时强度次之，含水率12%时强度最小。分析其原因为：在本地区路基土土质特点
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下，当含水率在14%时，土中水分对混合料颗粒的润滑作用使颗粒排布均匀，而水泥水化的胶结作用使颗粒连接紧密，抗压强度大。含水率略小时，水泥水化不完全，略高时，水分润滑作用强于胶结作用，颗粒滑动，抗压强度均有降低。 3; 结论
本文根据当地实际工程特点，参照素土基本物理性质，进行水泥改良土混合料配合比初步設计，通过室内无侧限抗压强度试验，得到结论如下：
①在混合料水泥掺量一定时，水泥改良土无侧限抗压强度随含水率的变化，14%含水率时抗压强度最大，16%含水率时次之，12%时最小。
②在混合料含水率一定时，水泥改良土随水泥掺量的增加，无侧限抗压强度增大。 综合考虑现有试验数据，此地区路基土的水泥改良土初步配合比最优方案为水泥掺量4%，含水率14%时，以此为依据进行后续更加完善深入的最佳配合比和强度影响因素探究。 参考文献：
[1]Sunitsakul J. Predictionof unconfined compressive strength of soil-cement at 7days[J]. Geotechnical and Geological Engineering，2012（30）： 263-268.
[2]车东日，罗春泳，沈水龙.水泥混合上海黏土pH值和电导率与强度特性研究[J].岩土力学，2012，33（12）：3611-3615.
[3]杨胜波.冻融循环对改良粉土力学特性影响的试验研究[J].中外公路，2024，38（05）：270-274.
[4]高晓波，阮波，田晓涛，吕有缘，李思嘉，汤彬彬.贵州地区石灰改良膨胀土无侧限抗压强度的试验研究[J].铁道科学与工程学报，2014，11（06）：68-71.
[5]闫国栋，李亮，舒海明，黄松.全风化泥质板岩改良土无侧限抗压强度试验研究[J].岩土工程界，2009，12（07）：73-76.
[6]樊恒辉，吴普特，高建恩.密度和含水率对固化土无侧限抗压强度的影响[J].中国水土保持科学，2006（03）：54-58.
[7]李莲花.小半径黄土隧道围岩变形规律数值仿真[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2017，27（03）：44-47.
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