固结剂对水泥稳定土强度的影响

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摘 要：以粘土、淤泥为主要原材料，通过采用不同的固结剂对粘土、淤泥进行固结，经过无侧限抗压强度试验分析固结剂对于水泥稳定土强度的影响。

关键词：粘土；淤泥；水泥稳定土；强度

Effects of consolidation agent on the strength of cement stabilized soil

Ding jun-jie1，He-hai2

（1.No.3Engineering Company Ltd .of CCCC-First Harbor Engineering Company LTD.,dalian 116031；2. The transport planning and Design Institute，beijing 100007）

Abstract：With the clay, silt as raw material, through the use of different consolidation agent on clay, silt consolidation, after no analysis of the impact of consolidation agent for the strength of cement stabilized soil unconfined compressive strength test.

Key words： clay； silt；cement stabilized soil； strength

中图分类号： TU525 文献标识码： A 文章编号：

1.引言

凡是采用无机结合料（又称水硬性结合料）稳定的各种土，当其强度能够符合有关技术规定的基本要求时，都统称为无机结合料稳定土混合材料。无机结合料在国外常称为水硬性结合料，主要指水泥、石灰和粉煤灰。近几年来，水泥稳定土作为道路路基的主基层，它的强度是比较稳定的，且受水分的影响不大，其强度越高，稳定性也越好。尤其是在缺乏优质粒料的地区，采用水泥稳定土做基层或底基层是比较经济的。【1】

水泥与土拌和后，水泥矿物与土中水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙并形成其他水化物，土经过水泥稳定后能获得重要的技术指标，如抗压强度、抗弯拉强度和承载比等数值，同时由于水泥稳定类基层具有良好的板体性、水稳性、抗冻性、早期强度高等特点，被广泛应用于各级公路基层。影响水泥稳定土结合料强度的因素有很多种如：固结剂的质量和剂量、土的塑性指数、碾压工艺、养生条件和龄期等。本文主要分析固结剂对水泥稳定土强度的影响。

2.试验目的：

通过采用不同的固结剂对粘土、淤泥进行固结，固结剂采用不同的掺量等条件的改变，经过无侧限抗压强度试验分析固结剂对于水泥稳定土强度的影响。

3.试验方案：

3.1试验项目：

3.1.1土的物理性质试验

3.1.2分别采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、石灰、玻璃纤维、HEC等不同的固结剂对粘土、淤泥进行固结，测定采用不同的固结剂时稳定土结合料7天的无侧限抗压强度值。

3.1.3复验一次。

3.2试验设备：

3.2.1 电动击实仪；

3.2.2 路强机；

4.试验方案：选择的固结剂及掺量如下：

4.1普通硅酸盐水泥42.5型，掺量15%；

4.2普通硅酸盐水泥42.5型，掺量25%；

4.3矿渣硅酸盐水泥42.5型，掺量25%；

4.4普通硅酸盐水泥42.5型掺量8%+石灰掺量12%；

4.5普通硅酸盐水泥42.5型掺量10%+玻璃纤维掺量5%；

4.6 HEC，掺量15%；

5.土的物理性质试验结果见表1、表2

粘土的物理性质试验结果 表1

淤泥的物理性质试验结果 表2

6.试验内容：

6.1采用普通硅酸盐水泥42.5型为固结剂，进行7d无侧限抗压强度试验，并将两组试验结果平均值通过直方图对测得的强度进行比较，结果见表3、图1、图2。

表3单位：Mpa

结果分析：

水泥稳定土的无侧限抗压强度随水泥掺量的增大而增大。

6.2采用普通硅酸盐水泥42.5型与矿渣硅酸盐水泥为固结剂，进行7d无侧限抗压强度试验，并将两组试验结果平均值通过直方图对测得的强度进行比较，结果见表4、图3、图4。

表4 单位：Mpa

结果分析：

采用普通硅酸盐水泥比矿渣硅酸盐水泥加固效果更好,在相同掺入量的情况下,前者的7天无侧限抗压强度比后者高出20％左右。

6.3采用普通42.5型+石灰为固结剂，进行7d无侧限抗压强度试验，并将两组试验结果平均值通过直方图对测得的强度进行比较，结果见表5、图5、图6。

表5单位：Mpa

结果分析:

将水泥与生石灰干拌均匀后,再与粘土人工拌和均匀,测定了稳定土7天龄期的无侧限抗压强度;通过试验结果可以看出水泥与石灰综合稳定的稳定土在增大石灰含量的前提下，强度能够达到单纯采用水泥稳定的稳定土的强度值。

6.4采用普通42.5型+玻璃纤维为固结剂，进行7d无侧限抗压强度试验，并将两组试验结果平均值通过直方图对测得的强度进行比较，结果见表6、图7、图8。

表6单位：Mpa

结果分析：针对水泥稳定土受力性能较弱的问题,采用在水泥土中掺加玻璃纤维的方法,以改善水泥土的受力性能.通过掺加玻璃纤维增强材料,可以获得强度和韧性更高的纤维水泥稳定土。

6.5采用HEC为固结剂：

纵观水泥发展的历史，水泥之所以能够被公认为是迄今为止最好的水硬性胶凝材料，是由于其矿物组成及水化产物的特殊性；但其水化收缩、水化热等弱点尚有改善或完善的余地。高强高耐水土体固结剂（High Strength and Water Stability Earth Consolidator）是一种无机水硬性胶凝材料，英文所写为HEC。其密度为2.8～2.9g/cm3，比表面积（细度）为350～480m2/kg。它是以特制的核心材料复合两种或两种以上的活性矿物材料为主要成分，加入适量石膏共同磨细，对砂石材料、一般土体、特殊土体、矿渣、粉煤灰(渣)、海砂(含SO42－、Cl－、Mg2＋、Na＋)及含水淤泥等材料具有良好胶结性能，而且还可以和水泥一样作为混凝土的胶凝材料。高强高耐水土体固结剂诞生的思路就是发挥传统水泥的优势，克服传统水泥的劣势，即对传统水泥进行组成及性能的优化，使之达到两个方面的技术效果：第一，从材料性能角度提高固结体(包括混凝土)结构的耐久寿命；第二，扩大传统水泥的应用领域，例如，除能固结砂、石骨料制备混凝土外，还能固结各种土体，淤泥等并增强其固结体的水稳定性。

分析高强高耐水土体固结剂材料的定义我们可以看出：定义中提到的“两种活性矿物”，其中之一便是传统意义上的水泥熟料矿物和石膏，另一种“或以上活性矿物”材料系指其矿物组成中含有无定形硅和无定形铝等矿物，还有一个重要的成分就是特制的核心材料。