水泥黃土的工程特性探討

李滿良 楊朝陽

(陜西彬長礦業集團有限公司，陜西長武 712000)

目前對水泥黃土工程性質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用，但對其工程性質，如摻合比與水泥黃土最優含水量和最大干密度的關系，以及水泥黃土強度與含水量的關系等問題尚有待深入研究。雖然國內外就水泥土(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，其性質與一般土質有很大差異。這種區域性所帶來的土質差異，使得將水泥土的研究成果直接應用于水泥黃土是不合理的，二者工程性質在定性、定量認識等方面的差異尚需進一步充分研究。

1 試驗內容和方法

本次試驗用的黃土取自咸陽市彬縣基坑，深度約7 m～10 m，其物理指標見表1。摻入水泥選用普通425號硅酸鹽水泥。制備水泥黃土的土樣用風干后的土樣，即將現場采取的原狀土樣經過風干、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。對于各水泥摻入比的混合料加入不同質量的水拌和均勻，根據素土擊實試驗標準求得混合料的最優含水率。制備最優含水率的混合料，并按標準擊實。按水養法將試樣用濾紙包好，放入塑料桶中，周圍填充細砂，加入足夠的水使試樣在飽水的狀態下養護。

表1 試驗用土的物理性質指標

2 試驗結果及分析

2.1 水泥摻合比與最優含水量和最大干密度的關系

按照《土工試驗方法標準》中要求，對各摻入比的水泥黃土進行了標準擊實試驗，測出其最優含水量以及最大干密度。根據試驗結果不同水泥摻入比條件下水泥黃土的最優含水量和最大干密度見圖1，表2。從圖1的趨勢以及表2的數據可以看出，隨著水泥摻入比的增加，水泥黃土的最優含水量有所增加，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。主要原因是因為水泥自身在相同干密度條件下的最優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，水泥的摻入量對水泥黃土的最優含水量及最大干密度影響不大。這可以從微觀結構的角度得到解釋。由于試驗時各個土樣的顆粒級配相同，所加水泥為細粒，加水后攪拌均勻，制樣初期水泥和黃土并不會馬上反應，水泥摻合比不一的水泥黃土，它們的顆粒級配以及微觀結構幾乎是一樣的，所以它們的最優含水率和最大干密度相差不大。

圖1 最優含水量曲線

表2 水泥摻入比與最優含水量和最大干密度

2.2 水泥黃土強度與含水量的關系

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

圖2 不同含水量的水泥黃土的強度（aw=20%）

3 結語

1)水泥黃土的最優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水泥黃土的最優含水量及最大干密度影響不大。2)水泥黃土強度隨著齡期的增長而增大，在前期含水量對強度的影響不大，但在后期含水量越接近水泥黃土的最優含水量其強度越大。從總體上來說強度的增長是越來越慢的。

結合水泥黃土的特點，從工程的角度來說，在配置水泥黃土時，對含水量的控制不必苛求某一精確值或者是一定要在最優含水量附近，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，天然黃土的含水量較低，就必須采用濕法施工了。但是水泥黃土的強度也受含水量的影響，在最優含水量時，其強度最大。在實際的工程實踐中，要把握好工程質量和安全性的平衡點。

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