粘土固化漿液結石體抗壓強度實驗分析

摘要：通過正交實驗設計確定各種固化劑及水膠比對粘土固化漿液結石體強度的影響程度，定性描繪出量化關系。

關鍵詞：正交實驗設計；結構劑；影響因子

當今，隨著各國基本建設的迅猛崛起與加速發展，傳統的注漿防滲堵水措施在工程中的應用日益廣泛，例如礦山建筑與采礦工程、交通隧道工程、邊坡整治工程、城市地鐵工程、地下人防與國防工程、深基坑工程、堤壩防滲加固工程及其它地下巖土工程等往往均需要采用注漿的辦法實施防滲堵水與加固處理，以確保工程順利施工與日后安全運營。目前，在常規注漿堵水施工中，所用的注漿材料為水泥類漿液，它是一種使用面最廣的基本注漿材料。水泥類漿液雖然具有價格較低且結石體強度高等優點，但是由于其存在強度增長速度慢及易沉降析水、體積收縮等缺點，并且在大孔隙地層中注漿易出現漏漿現象、注漿質量難以保證。工程師們在純水泥漿中加入一定量的粘土，以提高漿液的穩定性和可灌性，并降低工程造價，從而出現了水泥粘土類漿液，有時粘土摻量比水泥用量還多。一般來說，當粘土用量多于水泥用量時，粘土便作為漿液的主料，水泥主要起結構劑的作用，這種水泥粘土漿就是一種粘土固化漿液。同時添加一些主要功能為提高結石體強度并使其產生微膨脹的結構劑。

1 實驗目的：確定粘土固化漿液中各固化劑摻量及水膠比對結石體強度的影響程度。

2 實驗方法：基于上述粘土固化漿液結石體抗壓強度測試的直觀分析和方差分析法的正交試驗設計結果，并參照《水泥膠砂強度檢驗方法》進行特種粘土固化漿液結石體的抗壓強度試驗。采用普通水泥膠砂強度試模制作試件，試件成型后放入養護箱中養護24±3h，再脫模放入水中養護28天。試件規格為40mm×40mm×160mm。測量試件抗壓強度的儀器設備為WE-50B型液壓式萬能試驗機（數控）。

3 結石體抗壓強度試驗成果及分析

按照正交試驗成果的分析方法，共進行了粘土固化漿液結石體抗壓強度的九種配比試驗，首先采用直觀分析法對強度測定值進行極差計算，其計算結果如表1和表2所示。

由極差計算中可以很直觀地看出，影響漿液結石體強度的主要因素是水膠比，隨著水膠比的增大，漿液結石體抗壓強度不斷下降；其次是水泥和結構劑的用量，隨著水泥和結構劑用量的增加，漿液結石體抗壓強度不斷增加。為了進一步分析各因素影響的顯著性水平的差異和試驗誤差，再對漿液結石體抗壓強度的考核指標進行方差分析，其結果如表2所示。由表2可知，①水膠比和水泥用量對漿液結石體抗壓強度有顯著影響，水膠比越小、水泥用量越多，漿液結石體抗壓強度便越大；②結構劑用量對漿液結石體抗壓強度有一定的影響；③漿液結石體抗壓強度測定值的試驗誤差為（ ）0.5 =（0.026）0.5=0.161MPa。

結語

特種粘土固化漿液結石體強度受水膠比影響最大，次之為水泥用量，再次為結構劑的加量。當水膠比較大時，漿液結石體的強度較低，不宜用于地基的加固，只適用于堵漏防滲工程。

加入結構劑可以很好地提高特種粘土固化漿液結石體的抗滲能力，并且存在一最優摻加量的問題。因此，在水料比和水泥用量確定之后，應該進行必要的漿液結石體的滲透試驗，以據此確定結構劑的最優摻加量。

參考文獻

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