水泥改良（共6篇）
水泥改良 篇1
摘要：针对新建三北羊场至新上海庙北地方铁路缺乏A, B组填料的情况, 从工程试验的角度研究了水泥改良细砂后的物理力学性能, 为水泥改良细砂作为路基基床表层填料提出水泥掺量的最佳配比参考值。
关键词：细砂,基床表层,填料,物理力学性能
新建三北羊场至上海庙地方铁路路基采用国铁Ⅱ级次重型铁路标准, 线路走行于毛乌素沙漠西缘, 地形相对开阔, 波状起伏, 线路通过地带大部分为固定沙丘 (地) 、半固定沙丘 (地) , 局部存在流动沙丘、流动沙地, 沿线地层主要为粉细砂及泥岩夹砂岩。根据《铁路路基设计规范》要求, Ⅱ级铁路基床表层应优先选用A组填料, 其次为B组填料, 对不符合要求的填料, 应采取土质改良或加固措施。由于泥岩具弱膨胀性, 不宜作为路基填料, 绝大多数地段需采用粉细砂作为路基填料;通过对当地粉细砂土样的土工试验, 粉细砂为C组填料, 不能作为基床表层的填料使用, 须采用土质改良措施。因此, 对粉细砂改良后的物理力学性质进行详细的试验研究是非常必要的。文中按照TB 10001-2005, J 447-2005铁路路基设计规范对路基填料的要求, 从工程试验的角度研究了水泥改良细砂后的物理力学性能。
1试验方法
试验按照TB 10102-2004, J 338-2004铁路工程土工试验规程进行。土样取自DK78+600取土场, 水泥采用普通硅酸盐P.O32.5水泥, 预定水泥掺量为3%, 5%, 7%。制件过程严格控制试件质量、试件高度和试件的含水率, 养生时采用塑料薄膜密封、同组试件装箱放置, 养生温度为20 ℃±2 ℃。
采用重型击实试验法测定其不同水泥掺量下的最大干密度和最优含水量, 试件压实系数采用0.93, 根据不同水泥掺量的最优含水量制备试件, 分别进行了龄期7 d与14 d的压缩试验、三轴剪切试验及无侧限抗压强度试验。
2试验结果及分析
2.1 筛分试验
通过筛分试验, 粒径0.5 mm～0.25 mm的颗粒质量占土样质量的1.4%, 粒径0.25 mm～0.075 mm的颗粒质量占土样质量的95.2%, 粒径小于0.075 mm的颗粒质量占土样质量的3.4%。粒径大于0.075 mm的颗粒质量超过土样总质量的85%, 土样定名为细砂。
2.2 击实试验
试验采用重型击实试验, 试验结果见表1及图1。
通过表1及图1分析:1) 水泥掺量大的土样击实曲线较陡;2) 最大干密度、最优含水率随水泥掺量的增大而增大;3) 水泥掺量大于5%时, 最优含水量变化较大, 而最大干密度变化较小。
2.3 压缩试验
采用压实系数0.93的试样在最优含水率、饱和含水率状态下分别进行压缩试验, 试验结果见表2, 表3及图2, 图3。
通过表2, 表3及图2, 图3分析:1) 在最优含水率及饱和含水率的状态下, 水泥掺量3%, 5%, 7%的土样均为低压缩性土。2) 压缩模量随水泥掺量的增大而增大, 压缩系数随水泥掺量的增大而减小。3) 在相同龄期、相同水泥掺量条件下, 试样在最优含水率状态下的压缩性小于饱和含水率状态下压缩性。4) 试验结果表明, 在同一压力变化范围内随着水泥掺量的增加土的压缩性变小。
2.4 三轴剪切试验
土的抗剪强度指标有内摩擦角 (φ) 和粘聚力 (c) , 其极限状态的大小主应力应满足以下条件:
σ1=σ3×tan2 (45°+φ/2) +2×c×tan (45°+φ/2) (1)
令A=tan2 (45°+φ/2) , B=2×ctan (45°+φ/2) , 则得:
σ1=A×σ3+B (2)
由最小二乘法原理可得:
其中, N为σ3与σ1试验值的组数。
三轴剪切试验是在圆柱形试样上施加最大主应力 (轴向应力) σ1和最小应力σ3, 保持σ3不变, 改变σ1, 使试样中的剪应力逐渐增加, 直到达到极限平衡破坏, 通过3个～4个试样的不同σ3的试验, 求得土的抗剪强度。本次试验采用不固结不排水 (UU) 试验, 试验结果见表4。
2.5 无侧限抗压强度试验
无侧限抗压强度是土在侧面不受限制的条件下抵抗垂直压力的极限强度。试验结果见表5。
通过表5分析:1) 在相同龄期情况下, 随着水泥掺量的增加无侧限抗压强度增大。2) 相同水泥掺量的土样, 随着龄期的增加无侧限抗压强度增大。3) 在相同龄期、相同水泥掺量条件下, 试样在最优含水率状态下的无侧限抗压强度值大于饱和含水率状态下无侧限抗压强度值。4) 试验结果表明, 随着水泥掺量的增加土的无侧限抗压强度明显增大。
3水泥最佳掺量的确定
砂土的抗剪强度和无侧限抗压强度是工程设计的重要指标, 从技术经济和工程性能的角度, 水泥掺量的增加将增加工程费用, 而在实际工程中高掺量也难以达到。因此, 通过不同水泥掺量得出的力学指标来判断水泥的最佳掺量比具有重要的工程意义。
从工程试验的结果看, 掺加水泥后的细砂其压缩性、抗剪强度和无侧限抗压强度均得到明显的改善, 在最优含水率状态下, 水泥掺量5%, 7 d龄期时无侧限抗压强度值为0.30 MPa, 水泥掺量7%, 7 d龄期时无侧限抗压强度值为0.48 MPa, 参照《铁路路基规范》对Ⅱ级铁路基床表层填料的要求, 水泥掺量5%, 7%时的改良土均可作为路基基床表层填料使用。从节约工程投资和工程性能角度综合分析, 水泥掺量5%可作为最佳配比参考值。
4结语
1) 从以上水泥改良细砂试验可知, 细砂采用水泥改良后各项力学指标都得到了明显的改善, 且随着水泥掺量比的增加抗剪强度相应的增大, 水泥掺量5%可作为最佳配比参考值。
2) 应进一步结合工程实际, 现场测试研究水泥改良细砂的实际应用效果。
3) 结合我国在风沙地区修筑铁路的经验, 对于不缺乏A, B填料的铁路, 应优先采用A, B组填料填筑基床表层, 而对于缺乏A, B组填料的铁路, 采用何种掺合料对粉细砂进行改良缺乏工程试验研究及应用。本次试验是结合内蒙古地区三北羊场至上海庙地方铁路缺乏基床表层填料的情况下采用水泥对粉细砂进行了改良试验研究, 是否可采用其他掺合料进行改良还有待进一步的试验研究。
参考文献
[1]南京水利科学研究院土工研究所.土工试验技术手册[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[2]TB 10102-2004, J 338-2004, 铁路工程土工试验规程[S].
[3]TB 10001-2005, J 447-2005, 铁路路基设计规范[S].
[4]陈希哲.土力学地基基础[M].北京:清华大学出版社, 1998.
水泥改良 篇2
关键词：细砂,基床表层,填料,物理力学性能
大塔至何家塔铁路线全长140km, 线路多以填方形式通过, 根据沿线勘察情况, 地表多分布厚度不等的第四系全新统风积细砂, A、B组填料严重缺乏。细砂由于其组成、结构和物理状态的特殊性, 引起细砂作为地基土和填料时的一些工程使用性能不易满足工程设计和使用的相关要求, 主要表现在压实性能比较差、作为填料的整体稳定性能较差、作为地基土在一定条件下会产生液化、容易受到水流冲刷破化等。因此, 如何合理、有效利用细砂在作为路基填料, 降低工程整体投资, 成为工程建设中一个必须面对的问题。因此, 文中按照细的试《铁路路基设计规范》 (TB10001—2005) 对路基填料的要求, 从工程试验的角度研究了水泥改良细砂后的物理力学性能。
1 试验方法
本次试验根据研究内容, 严格按照《铁路工程土工试验规程》 (TB10102-2004) 、《公路工程无机结合料稳定土试验规程》 (JTJ057-94) 进行的。试验中分别对细砂土样以及改良细砂的物理力学特性进行了试验, 改良细砂选取普通硅酸盐P·O 42.5水泥为改良搀料。改良土的搀和比 (质量比) 选取为3%、4%、5%、6%、7%。
2 试验结果及分析
试验得到土样的土颗粒比重为2.64。
2.1 筛分试验
通过筛分试验, 粒径0.5～0.25 mm的颗粒质量占土样质量的17%, 粒径0.25～0.075 mm的颗粒质量占土样质量的83%。根据我国《铁路路基设计规范》 (TB10001—2005) 中的规定, 大于0.075mm的土颗粒含量占土样总质量的含量超过了85%, 因此, 土样为典型的细砂。
2.2 击实试验
按照加入3%、4%、5%、6%、7%的质量百分比掺料按不同含水量拌合均匀后, 放置一定时间, 然后进行重型击实试验, 击实分三层装土, 每层土击实94击, 然后测试每组试样的干密度和含水量, 作出击实曲线, 求得最大干密度和最优含水量。试验结果如图1所示。
从试验结果分析:
(1) 水泥搀量为5%、6%、7%时, 改良土的干密度相对要高, 三种水泥搀量所对应的最优含水量和最大干密度分别为:13.2%, 1.837g/cm3;14%, 1.835%;14%, 1.842%。而水泥搀量为3%、4%的改良土, 击实后改良土干密度相对低一些。
(2) 水泥掺入量大于3%时, 最优含水量及最大干密度变化较小。
(3) 水泥改良细砂击实曲线似乎呈现出反S曲线趋势, 在含水率不大于4%的情况下, 土样干密度随含水率的增大而减少, 而土样达到最大干密度后随着含水率的增大也会出现这样的现象。
2.3 无侧限抗压强度
根据击实试验试验分析, 选取水泥搀量为5%、6%、7%的改良土进行无侧限抗压强度及其他改良土性能试验。
改良土的无侧限抗压强度试验采用圆柱体试样, 测试在无侧向压力的条件下, 抵抗轴向压力的极限强度。把通过前期试验选定的不同掺合比的改良土制成的圆柱状试样 (每组二个) , 在三轴仪上加荷试验, 测得水泥改良土的无侧限抗压强度。试验仪器为英制大型GDS三轴实验机。试样尺寸H×Φ=12.5×6.18cm2。试验加荷速率为0.5mm/min。试验中土样破坏判定, 出现破裂面, 则以产生破裂面作为破坏标准, 如不出现破裂面, 则以试样轴向应变达15%作为破坏标准。试验结果见表1。
从试验结果明显表现出:
(1) 改良细砂土的无侧限抗压强度随龄期逐渐增长的特性, 并且在0～7d龄期内强度增长比较明显, 以后强度增长量逐渐减小。
(2) 改良细砂土的无侧限抗压强度随压实度逐渐变化的特性不太明显, 主要原因为当土体的压实度达到一定程度后, 改良土压实度变化不大引起的强度变化不显著。
(3) 改良细砂土的无侧限抗压强度随水泥搀量的增大而增大。
参照《铁路路基规范》对Ⅱ级铁路基床表层填料的要求, 水泥搀量5%, 6%, 7%时的改良土均可作为路基基床表层填料使用。从节约工程投资和工程性能角度综合分析, 水泥搀量5%可作为最佳配比参考值, 符合大河线改良土无侧限抗压强度达到0.8MPa设计要求。
3 结语
1) 从以上水泥改良细砂试验可知, 细砂采用水泥改良后各项力学指标都得到了明显的改善, 且随着水泥掺量比的增加抗剪强度相应的增大, 水泥掺量5%可作为大河线最佳配比参考值。
2) 应进一步结合工程实际, 现场测试研究水泥改良细砂的实际应用效果。
3) 本次试验是结合内蒙古地区大塔至何家塔缺乏基床表层填料的情况下采用水泥对粉细砂进行了改良试验研究, 是否可采用其他搀加料进行改良还有待进一步的试验研究。
4) 水泥改良细砂击实曲线是否为反S曲线, 还需要进一步的试验研究。
参考文献
[1]TB 10102-2004, J 338-2004, 铁路工程土工试验规程[S].
[2]TB 10001-2005, J 447-2005, 铁路路基设计规范[S].
[3]陈希哲.土力学地基基础[M].北京:清华大学出版社, 1998.
水泥改良 篇3
1 基层底层填料室内土工试验
取具有代表性的可利用挖方土和取土场的土样进行颗粒分析、液塑限和击实等相关土工室内试验。确定土类别为细粒土,属于低液限粉土;其最大干密度为1.88 g/cm3,最佳含水量为8.5%,液限23.3%,塑限13.6%,塑性指数9.7%。
2 水泥改良土原材料试验以及室内土工试验
本试验段采用酒钢(集团)宏达建材有限责任公司生产的戈壁牌P.O42.5级水泥为化学改良土的外掺料,其各项检测指标为:标准稠度用水量为26.5%,初凝时间为210 min,终凝时间为310 min,3 d抗折强度为5.3 MPa,3 d抗压强度为20.2 MPa。以上各项指标均符合GB 175-2007规范技术要求。
取填料代表性土样风干后,与干土质量5%的剂量经检测合格的戈壁牌P.O42.5级水泥和一定数量的水充分拌和均匀,配置为最佳含水量状态下的水泥改良土混合物,进行击实试验和无侧限抗压强度试验。其最大干密度为1.93 g/cm3,最佳含水量9.6%;7 d无侧限抗压强度代表值为0.68 MPa,标准偏差为0.04 MPa,相对标准差为6.6%。
3 水泥改良土延迟试验数据分析
延迟时间是指在试验室内从混合料加水拌和开始到击实完成这段时间。通过室内击实试验,可以得出水泥改良土在标准击实功作用下干密度与延迟时间之间的关系,从而确定该水泥改良土在施工过程中应该控制的延迟时间。
在进行延迟试验时,根据最佳含水量在室内配制拌和均匀的5%水泥改良土混合料,分别延迟1 h,2 h,3 h,4 h,5 h,6 h后进行击实试验,室内实测不同时间间隔下水泥土干密度数据见表1。
从表1可以看到,延迟时间为4 h时,水泥改良土混合料所能达到的干密度为1.84 g/cm3,为无延迟时间时的95.3%(1.93 g/cm3)。可以初步确定该水泥改良土混合料在现场施工中从拌和、运输、整平、碾压完毕的延迟时间以4 h为宜。
4 碾压工艺试验前现场准备工作
在进行基床底层试验段填筑前,首先对里程DK786+100～DK786+200范围进行原地面清表、整平并反复碾压处理后,然后进行地基系数K30和压实系数k等指标检测,使各项测试数据达到无碴轨道基床底层以下路基填料压实标准的要求。
5 水泥改良土碾压工艺试验
1)拌和遍数工艺参数试验。
按照《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》规定:砂类土和改良细粒土每层最大填筑压实厚度应不大于30 cm的要求,进行摊铺。按照松铺系数1.15摊铺35 cm素土。待素土含水量达到水泥改良土最佳含水量2%～3%范围时,按照干土质量5%计算所需水泥用量,然后打方格在素土表面均匀撒布水泥,使用路拌机拌和一遍后,取具有代表性拌和料进行颗粒筛分试验,并从整个摊铺厚度范围内上、中、下三个部位分别取样检测其水泥剂量,再次使用路拌机进行第二遍和第三遍拌和,分别重复进行上述试验,检测数据见表2。
%
结论:从表2检测数据可以看出经第一遍拌和后混合料很不均匀,上、中、下层水泥剂量相差很大,变异系数高达45.71%并存在11%大于1 cm的土块颗粒。经过第二遍拌和后,上、中、下层水泥剂量基本一致,已经没有大于1 cm的土块存在。第三遍拌和结果与第二遍拌和相比没有变化,因此进行两次拌和已经可以满足碾压前拌和均匀以及混合料中不应含有大于10 mm的土块的要求。
2)碾压遍数工艺参数试验。
改良土拌和均匀且含水量为最佳时,使用平地机调平,然后用YZ20型压路机进行碾压遍数工艺试验。先进行弱压一遍,选取6个测点测定压实系数k和变形模量Evd,然后每强振一遍在相同测点测定6个压实系数k(环刀法)和变形模量Evd数据,累计强振5遍,每次强振完后均重复上述检测。测试数据平均值见表3。
结论:由于水泥改良土需严格控制碾压时间,所以在进行碾压遍数工艺试验时只进行压实系数k和Evd两项指标的检测,从图1和图2曲线可以看出,压实系数k和Evd测试数据均在累计碾压4遍后出现拐点,在进行5遍和6遍碾压后测试数据已经没有明显增加。因此推荐碾压方式为:弱压1遍+强压3遍+静压1遍(静压1遍只起最后光面和平整作用)。
6检测数据分析及效果评价
通过上述一系列室内试验和工地现场碾压工艺试验,可得到以下结论:1)填料类别为细粒土,属于低液限粉土,必须进行改良可作为基床底层填料。水泥进行改良后最大干密度为1.93g/cm 3,最佳含水量9.6%,CBR=47.6%,其压实效果满足设计及规范要求。2)路拌机拌和遍数为2遍,行驶速度控制在1.5km/h左右,拌和深度控制在30cm以内。3)改良土碾压松铺系数为1.15,填筑压实厚度不宜大于30cm;采用YZ20及以上吨位的振动压路机进行碾压,从拌和到碾压完成时间控制在4h～5h。4)改良土在碾压及检测的数小时过程中,仅仅依靠白天气温高的时段进行改良填筑施工,现场无法采取有效措施进行防冻,因此,土层表面出现过约1cm的冻层,所以,建议冬季不安排改良土的施工。
参考文献
水泥改良土的击实试验方法分析 篇4
1 工程概况
水电三局大西铁路客运专线二标段五项目部施工范围桩号为DIK237+472.00～DIK247+580.00，共分布10个路基，路基总长4 402.89延米。DIK241+200～DIK241+400.00段路基需完成水泥土挤密桩3 618根，共计21 708 m。为消除黄土的湿陷性，达到挤密效果，设计要求采用8%的水泥土挤密桩。承建方委托我院岩土所土工试验室进行水泥土样的击实试验。
2 现场用材料
土样的主要物理指标:液限26.7%，塑限17.0%，塑性指数9.7，最大干密度1.82 g/cm3，最优含水率15.7%。水泥为32.5级的矿渣硅酸盐水泥，初凝时间为4 h。
3 现场填料的拌制与运输
水泥土拌制的各种用料必须计量准确，水泥与土的比例为0.01∶8(重量比)，水泥土混合料外观颜色均一。水泥土的拌制应根据回填要求随拌随用，且拌制，运输及碾压的过程须在4 h内完成。已经拌成的水泥土放置时间不得超过2 h，否则则做废弃处理，下雨期间现场不得进行水泥土的拌制和施工。
4 水泥土的制备
水泥土的制备过程如下:
1)试验前，应按烘干法测定土样及水泥的风干含水率，水泥的风干含水率应为零。
2)将准备好的风干试样分成5份或6份，每份试样的干质量为4.5 kg。
3)每份试样按预定的不同含水率，依次相差约为1%～2%，其中至少有两份小于和大于最优含水率。水泥改良土的最优含水率与土接近。
4)将每份风干水泥改良土分别平铺于金属盘内，分别计算每份试样预定的含水率应加的水量，将应加的水量均匀喷洒在试样上，先将土样与水拌和均匀，水泥应在击实试验前拌和，但水泥应加的水量在计算时应予以计入。然后装入密封器或塑料袋中浸润备用。
5)与水拌和均匀后的土样浸润时间必须超过12 h，击实试验前再加入预定量的水泥并拌和均匀待用。
5 击实试验方法
大西铁路客运专线的水泥改良土的击实要求采用轻型击实试验，试验过程按轻型击实的试验步骤进行。应该注意的是，试验应进行平行试验，允许的平行差值应为:最大干密度允许平行差值不应超过0.05 g/cm3，最优含水率允许平行差值为当含水率小于10%时不应超过0.5%，当含水率大于10%时不应超过1.0%。在规定范围内结果取算术平均值。若测得的平行差值超过允许的平行差值，则应重新进行试验。在试验过程中发现，水泥改良土的击实标准和方法与试样制备到击实试验的延迟时间有直接的关系。大西铁路客运专线在前期水泥改良土的试验填筑过程中发现，现场水泥改良土的压实系数很难达到设计要求的压实系数K>0.97的要求，但是无侧限抗压强度反而能满足设计要求，而且地基的动态变形模量、变形模量Evz均大于设计要求。经分析表明，室内击实试验是在制备均匀并浸润后的土样加水泥搅拌后1 h内立即完成击实试验，而现场的水泥改良土的施工则是从搅拌站的搅拌、汽车运输、平地机摊铺整平到碾压成型需3 h～4 h，由于水泥的水化作用，这两个时刻的水泥改良土已不是同一种土，所以压实系数会受到影响。路基采用水泥改良土作填料，尽管用压实系数进行现场质量控制，但最终是为了保证水泥改良土的无侧限抗压强度满足设计要求。所以水泥改良土击实标准和方法的确定要符合现场的实际情况，控制现场的压实质量。通过查阅全国水泥改良土的击实标准和方法发现，一般都采用轻型击实标准，采用重型击实标准时应根据现场碾压情况，试验室的击实试验应延迟滞后一定的时间。
6 所测含水量的烘干方法
水泥与水拌和即发生水化作用，这种水化作用在升温过程中发生的更快，而且与水泥发生水化作用的水又不能用烘干法除去，从而使测得含水量偏小，为此，最好先将烘箱温度升至105℃～110℃控温范围，再加入水泥混合料试样，使一开始就在控温条件下烘干，这样可能有所改善。
7 加水拌和间隔时间对水泥土的击实试验数据的影响
因为水泥遇到水会发生水化作用，从加水拌和到进行试验的时间越长，水化作用而产生的结硬程度就越大，而水泥土的干密度则随着间隔时间的延长而变小，密实度也就随之变小。就水泥土的加水拌和时间不同做击实试验得出的干密度及密实度结果见表1。
8 水泥掺合料的不同对最大干密度及最优含水率的影响
试验后分别按水泥∶土为0.01∶10,0.01∶12配制水泥土样，同样采用重型击实仪，试验数据见表2。由此分析，水泥土的最大干密度比土的高出0.01 g/cm3～0.03 g/cm3，但随掺合比增减变化不明显。水泥土的最优含水率接近素土，其值随掺合量的增加缓慢增长。
9 试验结果分析
在大西铁路客运专线水泥土挤密桩水泥改良土的施工过程中，发现水泥改良土的最大干密度随室内击实延长时间的增加而降低，而最优含水率则随击实延长时间的增加而增大。而水泥土中水泥掺合量对试验结果的影响则不显著。通过深入研究发现，这与水泥改良土的加固机理有关，因此室内水泥改良土压实系数的检测必须考虑此现象。建议现场施工时应提高工作效率，尽可能在水泥初凝前将水泥改良土碾压完成;另一方面应根据现场碾压的时间，确定室内击实试验时间，用相应的最大干密度对压实标准进行控制，以确保压实系数的准确性。
1 0 结论与建议
现场水泥土的施工与工序过程的时间紧密相关，因此现场施工时水泥改良土应在规定的时间内拌制并碾压完成，即应在水泥的初凝时间内完成。同样，室内击实试验也应与现场的条件相符合，在规范规定的时间内完成。只有这样，压实系数才能更准确的反映和控制施工质量。
摘要：结合工程情况,阐述了水泥改良土击实试验前的准备工作,详细介绍了击实试验的方法,并对试验结果进行了分析,为水泥改良土在工程中的应用提供了依据。
水泥改良 篇5
低液限粉土与黏性土、砂土的物理性质和工程性质不同，具有自身的特殊性。其粉粒含量高，粒径比较均匀，黏土颗粒含量极少，塑性指数低，毛细管发育，水稳定性差，具有冻敏性，常规的压实方法和工艺难以压实。按照现行的路基压实标准和压实工艺填筑的粉土路基，道路运营后不久，在行车与自重荷载的作用下，常因地基和路基的不均匀沉降而导致沥青路面开裂。本文重点阐述了利用水泥对大广高速公路衡大段项目沿线选取的两处低液限粉土进行改良后（以下简称水泥改良土）通过试验，分析其工程特性的改变进而得到一些结论。
2 水泥改良土机理
水泥与土经拌合而产生的加固效果，与水泥遇水后所产生的一系列化学反应及其与土发生的复杂的化学反应有关。水泥土的形成过程中产生的反应主要分以两部分：水泥水解和水化反应和颗粒与水泥水化物作用。水泥改良土与混凝土的硬化机理存在着一定的差异:混凝土的硬化主要是水泥的水解和水化作用，水解和水化所形成的水泥石与粗骨料（碎石）和细骨料（砂子）是不起化学反应的，仅有表面的物理结合和化学结合作用，是一种具有堆聚作用的复合材料。使用同质量的水泥在混凝土中必然产生同量的水化物，而在水泥土浆中却不同，水泥的水解和水化反应是在具有活性的土介质围绕并参与下进行的，其物理化学作用更为复杂，反应速度缓慢。
水泥水化主要有2种生成物:石灰和水化硅酸钙（CSH）。黏结、强度和体积变化主要由它们来控制，其中对强度贡献最大的是具有胶结作用的水化硅酸钙（CSH）。水泥水化产生的Ca2+与黏土颗粒结合成钙黏土，并因水泥浆的增加促使絮凝的密度增加。孔隙水中溶解的硅酸钙盐将与钙离子混合，凝结成附加的黏结物。这种附加的黏结物质进一步增强颗粒之间的黏结强度，从而增加水泥强度和耐久性。
3 水泥改良土界限含水率试验
将水泥与风干粉土的干重比分别为2%、4%、6%进行配料，然后按照规范利用液塑限联合测定仪测定其界限含水率。试验结果见表1和图1～图3。
水泥改良土的液塑限以及塑性指数发生了较大的变化，总体来看液塑限有明显的增大或减小趋势，而塑性指数却有明显的增大。这和黏性土加入石灰后出现塑性指数明显减小的结果正好相反。说明原生矿物在碱性条件下是不发生反应的，黏粒含量决定着石灰改良土的工程性质。粉土中的黏粒含量很少，黏土矿物中蒙脱石含量最多，水泥加入后，化学反应很快结束，生成物改变了颗粒间的联结和土的结构，使其比表面积减小，微孔隙减少，大孔隙增加，增加了粉土的储水能力。由于黏粒的减少使粉土的塑限指数减小，而使粉土的高粉粒含量的作用表现的更为明显。当含水率增加时，水泥改良土表现出强烈的析水现象，从而使得土样中的水分分布及其不均匀，表面集中了大部分水分，联合测定仪测定其液塑限的方法已经不再适用，因而使塑性指数增大。
4 水泥改良土的击实试验
对掺入比分别为2%、4%、6%的水泥改良土进行击实试验。试验结果见表2和图4、图5。
从图4和图5可以看到，采用水泥改良土的最大干密度随着水泥用量的增加而减少，但是最优含水率随着掺灰量的增加而增大。从图中可以看到当采用4%的掺灰量的时候，最大干密度均比其他两种掺灰量大，并且最优含水率相差不太大，因此对于低液限粉土可以采用掺入4%的水泥作为水泥改良土的水泥用量。
5 水泥改良土无侧限抗压强度试验
根据击实试验得出的不同配合比水泥改良土的最大干密度和最优含水率，分别按照90%、93%、96%的压实度利用压力机静压分别制备6个5×Φ5mm圆柱体试样，放入标准养护箱养护至规定的龄期（7d和14d）后，测定其无侧限抗压强度。试验结果见表3和图6、图7。
从图中可以看出,水泥改良土的强度随着时间的增长而增长，并且压实度越高无侧限抗压强度越大。应力应变关系呈软化型，曲线出现明显的峰值点，试样呈脆性破坏，破坏后残余强度较低。
6 水泥改良土加州承载比（CBR）试验
根据击实试验得出的不同配合比水泥改良土的最大干密度和最优含水率，利用静力压样法在体积为2 177cm3的打击实筒内分别制取压实度96%的试样，试样在相对湿度大于90%，温度20℃±2℃的条件下养护7d，浸水96h后，测定其CBR值。试验结果见表4和图8。
填料的强度主要是指填料经人工或机械碾压成一定密度状态后所能承受的抗压能力。相对于公路路基填料而言，抗压强度指标Rc和承载能力指标CBR都是公路设计中常用的反映这两项能力的技术参数指标。两者既有联系，又有区别，前者反映材料强度的绝对大小，后者是个相对概念。所以，可以依据CBR值和无侧限抗压强度双指标确定水泥改良土的合理配合比。
7 结论
1）水泥改良土的液塑限以及塑性指数都发生了较大的变化，总体来看液塑限有明显的增大或减小趋势，而塑性指数却有明显的增大。这和黏性土加入石灰后出现塑性指数明显减小的结果正好相反。
2）水泥改良土的最大干密度随着掺入比的增加而降低，而最含水率随着掺入比的增加而增大。
3)水泥改良土无侧限抗压强度随着压实度的提高和龄期的增长而增长,其应力应变关系呈软化型,曲线出现明显的峰值点,试样呈脆性破坏,且破坏后残余强度较低。
摘要：重点阐述了利用水泥对大广高速公路衡大段项目沿线选取的两处低液限粉土进行改良后通过试验,分析其工程特性的改变进而得到一些结论。
关键词：水泥改良土,试验,结论
参考文献
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[8]杨广庆,等.高速公路路基填料承载比影响因素研究[J].岩土工程学报,2006,28(1):97-100.
水泥改良 篇6
关键词：混凝土,外加剂,水泥适应性
随着我国经济的发展和建筑行业对建筑物质量要求的提高, 可以应用各种各样的外在添加剂来提高在混凝土中使用的高效能, 而且混凝土外加剂已经成为现代混凝土备制技术和施工技术中无法分割的一部分。但混凝土外加剂与水泥之间存在不相适应的问题, 在很大程度上不但影响到混凝土的使用性能, 而且会给工程建设带来严重的质量和安全的隐患。目前虽然水泥的生产标准严格化、水泥生产工艺得到了极大提高和外加剂生产技术的突飞猛进, 但外加剂与水泥的适应性问题却日益突出。因此对于如何改善混凝土外加剂与水泥适应性的探讨具有一定的意义。
1 水泥与所应用的混凝土外加剂的适应性中存在的问题
一般的外加剂与水泥的适应性, 是因为涉及到了水泥中的化学、材料学、物理学等多方面的知识, 也是一个极其复杂的过程, 但是我们必须要先了解和掌握基础方面的知识, 水泥是建筑混凝土中的最基本凝聚材料, 我国对各大水泥厂出台了一系列的重大改革措施, 提高水泥的质量, 但是在和外加剂的适应性中存在一些问题, 首先, 外加剂和水泥的不适应性, 主要是因为在减少水分或增加一些水分的流动, 使其凝结太快或慢, 甚至还会降低水泥的强度, 主要是因为一些外加剂的品种、成分等造成的差异化。其次, 是外加剂的品种与成分中的某些性能的影响, 外加剂都是由化学成分合成的, 例如萘系高效的减水剂的性能与磺化产物, 缩合了一些分子量大小、平衡离子等各种因素, 都会造成水泥与外加剂的不稳定性。最后, 水泥中所含的矿物成分与化学成分也会带来一些影响, 为了提高水泥的强度要求, 必须提高水泥的颗粒大小, 但是由于水泥过细, 就会增加实际面积的应用, 而且所需的水量更大, 大大降低了外加剂的浓度, 并且增加了一定的粘稠度, 使水泥的硬化变差, 在建筑使用中容易产生裂缝。
2 在建筑工程中外加剂与水泥适应性相互影响的主要因素
2.1 混凝土当中添加外加剂的因素
在混凝土外加剂中的化学成分会对不同会对水泥的颗粒产生不同的影响。主要因素有:外加剂的纯度和状态、聚合度、磺化和中和离子等。外加剂的分子量、形状、结构等都在混凝土当中产生不稳定的性质, 由于外加剂的分子的表面活性剂与水泥中的一些化学成分产生的化学反应, 会影响到外加剂与水泥的适应性。
2.2 水泥方面的因素
(1) 矿物成分。水泥中硫酸根离子的化学键比磺化的超塑化剂的化学当中的离子活动更加强, 但是由于化学中的粒子、分子等活动性极强, 适合与铝酸盐反应, 但是由于C3A与硫酸根离子的浓度平衡状况会直接影响高效剂的浓度。
(2) 石膏的形状以及在使用中的用量。在水泥刚开始与水接触时, 石膏的各种形态以及在使用的用量和各个品种都会直接影响到与硫酸根离子与C3A之间的平衡状态。
(3) 建筑水泥中的其他因素。除了以上两点, 还有很多水泥的因素也会影响外加剂与水泥的适应性。例如水泥的新鲜度、碱含量、细度和温度等。
2.3 混凝土掺加外加剂的工艺和剂量
(1) 混凝土掺加外加剂的量是否最佳, 对混凝土的性能影响不同。因此, 混凝土的最佳掺量要通过试验来确定, 如果掺入混凝土的外加剂剂量为最佳, 那么外加剂对混凝土的性能调节就能达到最佳效果;否则就会影响到混凝土的性能。
(2) 混凝土的适应性, 也会受到外加剂的掺入工艺的影响。先掺法和后掺法是混凝土掺加工艺中常见的两种方法。经过长期以来的实践, 可以发现后掺法的效果明显要优于先掺法。并且, 在达到同一效果时, 后掺法能够明显的节省外加剂。
2.4 混凝土的搅拌时间和速度
混凝土的分散效果和凝结时间可以通过改变混凝土的搅拌时间和速度来进行调节, 通过对混凝土中含气量的改变, 可以调节混凝土的多项性能, 其中就包括耐久性和力学性等。
3 改善混凝土外加剂与混凝土适应性的措施
影响混凝土与其外加剂的适应性的因素很多, 通过对这些因素的干预, 可以归纳总结出以下几种改善混凝土外加剂与混凝土适应性的有效措施:
首先, 国家要制定相关的政策和采用各种方式加强对混凝土外加剂与水泥之间存在适应性问题, 并且会对施工质量等产生重大影响的宣传, 让混凝土原材料的生产者、混凝土拌合物制备者、施工技术人员以及全社会相关人员都认识到混凝土外加剂与水泥适应性的重要性和加快有关部门对这一漏洞的妥善处理。
其次, 无论是对混凝土原材料的质量检测还是在配比环节的作业上, 制备人员都要进行严格把关, 这样不仅使其对混凝土构成的技术参数做到精确无误, 还要进行全面的了解, 从而可以通过对适应性较好的外加剂与水泥进行配合使用, 这样不仅可以避免因混凝土外加剂与水泥的不相适应而产生的质量问题、减少材料浪费和成本支出。
再次, 水泥厂、外加剂厂和混凝土的制备单位应该通过分析与合作, 通过共同携手努力来解决混凝土外加剂与水泥适应性的问题, 而避免因企业本身的疏漏造成严重的工程问题以及在问责时的相互推脱。比方说当外加剂厂在进行原料生产时, 发现要进行配适的水泥是不符合工程标准的硬质石膏。这时厂方应在现有的技术条件下做及时弥补比如生产不含钙质的外加剂做工程施工的材料准备;此外, 计时人员除了根据自己平时的经验, 还要对外加剂厂的建议进行深入的思考和实验, 如果确实符合施工要求, 就要积极的采纳外加剂厂的建议, 对外加剂的品种和渗量等进行调整。
最后, 在实际的施工中, 不仅如此, 为确保工程施工的高效进行, 应在技术人员确定水泥与外加剂的适配性后在进行混凝土的制备。在施工中, 外加剂厂和水泥厂应该为施工单位, 再根据实验得出的技术参数进行原料掺和进行科学配比, 保证施工材料的质量过关。如果在施工过程中出现因材料适配性造成的问题相关工作人员应该及时对这种问题进行分析, 找出原因, 并且找出有效解决的措施。
4 结束语
目前, 混凝土外加剂已经成为我国现代混凝土技术应用中一种必要的组成部分。但由于有很多影响混凝土外加剂与水泥适应性的因素, 例如外加剂的品种和混凝土在一起搅拌的过程中, 一些不稳定的因素会直接影响质量, 在一定程度上也会影响工程施工质量。因此施工人员一定要加强对提高混凝土外加剂的使用的有效性, 不断地总结经营和研发。从而为提高我国建筑工程质量做出更大的贡献。
参考文献
[1]郭震华.浅谈混凝土外加剂对水泥适应性的影响[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (3) .