饱和粉细砂水泥土强度特性试验研究

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翻新时间：2015-07-30

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饱和粉细砂水泥土强度特性试验研究

关键词：饱和粉细砂；无侧限抗压强度；二灰掺入比；养护龄期

Experimental study on characteristics strength of cement soil saturated sand

Wei Jianju

（China Railway twenty-one Bureau ，Lanzhou 730070）

Keyword：Saturated silty sand； The unconfined compressive strength；Two ash mixing ratio； Curing age

0 引言

依托新建铁路格尔木至库尔勒线DK16+108-DK56+950段水泥土搅拌桩地基处理工程开展了饱和粉细砂水泥土的强度特性试验，探究了饱和粉细砂水泥土无侧限抗压强度随二灰掺入比、养护龄期、粉煤灰掺入量、水泥强度等级等因素的变化规律，以期为水泥土搅拌桩地基处理工程的成功实施提供设计及施工参考。

1 试验研究方法

水泥土室内配比试验是确定水泥土搅拌桩设计及施工现场配合比的重要依据[6]，为使试验具有地区统一参考价值，本次试验研究参照《水泥土配合比设计规程》进行[7]。

1.1 试验材料

（1）土样：本次试验用土取自新建铁路格尔木至库尔勒线DK16+108-DK56+950段探坑内。将现场采集的土样经风干、碾碎、过5mm筛后备用。

（2）固化剂：采用祁连山P.O 32.

5、P.O 42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为兰州某电厂Ⅰ级粉煤灰，二灰掺合料中水泥与粉煤灰按质量比为2：1掺合。

（3）水：试验用水为室内自来水。

2 饱和粉细砂水泥土强度特性试验结果分析

2.1 二灰掺入比与饱和粉细砂水泥土强度的关系

选择经济合理的二灰掺入比是保证水泥土强度满足工程设计需要的前提条件。图1给出不同二灰掺入比、不同养护龄期下的饱和粉细砂水泥土无侧限抗压强度试验曲线。

图1 fcu 随aw的变化曲线

对饱和粉细砂水泥土龄期28d、90d的无侧限抗压强度fcu与二灰掺入比aw的关系曲线进行拟合，拟合曲线如图2所示。

图2 fcu与aw的拟合曲线

图2表明：fcu与aw呈式

（1）所示的指数函数关系，且相关系数较高。

（1）

不同龄期时，式

（1）中参数a、b的取值不同，

T=28d 时，

（2）

相关系数

T=90d 时，

（3）

相关系数

2.2 养护龄期与饱和粉细砂水泥土强度的关系

研究表明[9]水泥、粉煤灰固化土形成具有一定强度和整体性的稳定固化土需要一定的时间。土质及土中矿物成分的不同，其达到稳定所需的时间也略有不同。图3给出不同二灰掺入比下、不同龄期的饱和粉细砂水泥土的无侧限抗压强度随养护龄期的关系曲线。

图3 fcu随T的变化曲线

对饱和粉细砂水泥土在不同二灰掺入比下的无侧限抗压强度fcu 与龄期T的关系曲线进行拟合，拟合曲线如图4所示。

图4 fcu与T的拟合曲线

图4表明：fcu与T呈式

（4）所示的幂函数关系，且相关系数较高。

（4）

不同龄期时，式

（4）中参数a、b的取值不同，

aw=12%时，

（5）

相关系数

aw=18% 时，

（6）

相关系数

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）的中规定，水泥土搅拌桩的设计强度宜按水泥土立方体试件90d龄期的无侧限压强度值作为依据。但实际工程中由于工期紧，路基工程多在搅拌桩施工完成后立即填筑，因此需要用水泥土的早期强度来预测其90d强度。

对试验数据、、进行 / ， / 的回归分析，回归分析曲线如图5所示。

（a）～

（b）～

图5 ～，～线性回归分析

图5曲线表明：～，～具有良好的线性相关性，且相关性系数较高。

（7）

（8）

式中： --7d龄期无侧限抗压强度值；

--28d龄期无侧限抗压强度值；

--90d龄期无侧限抗压强度值。

可以由以上关系式对饱和粉细砂水泥土的90d强度进行预测。

3 结论

依托新建铁路格尔木至库尔勒线DK16+108-DK56+950段水泥土搅拌桩地基处理工程，通过室内试验研究了饱和粉细砂水泥土的强度特性，结果表明：

（1）饱和粉细砂水泥土具有较高的无侧限抗压强度；随着二灰掺入比的增大，饱和粉细砂的无侧限抗压强度呈指数形式增长。

（3）饱和粉细砂水泥土强度的增长需要一定的养护龄期，随着养护龄期的增大，饱和粉细砂水泥土的无侧限抗压强度呈幂函数形式增长。

（4）在相同的二灰掺入比条件下，饱和粉细砂水泥土强度在7d-28d增长较快，在28d-90d的增长则相对缓慢，但其强度增长达到稳定仍需较长时间。

（5）～，～具有良好的线性相关性，可以用28d强度来对90d强度进行预测，同时规范中选用90d强度作为设计指标仍有一定的安全储备。

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