水泥土强度室内试验方法探讨

第21卷第1期2007年2月土工基础Soil Eng.and Foundatio nVol.21No.1Feb.2007水泥土强度室内试验方法探讨杨医博1,2,梁 松1,2,莫海鸿1,2,刘叔灼1,2(1.华南理工大学建筑学院,广州510640; 2.亚热带建筑教育部重点实验室,广州510640)摘 要:水泥土室内试验是确定水泥土搅拌法施工时水泥掺入比的重要依据。

在水泥土室内进行试验的基础上对土样的选择、水泥土试件的制作和养护、水泥土试件的强度测试以及评价方法提出了一些建议,希望能够推进水泥土室内强度试验方法的标准化。

关键词:水泥土,强度,室内试验方法中图分类号:T U457 文献标识码:B 文章编号:1004 3152(2007)01 0065 031 前言水泥土搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种常用的地基加固方法。

它是利用水泥作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,边钻进边往软土中喷射液体或雾状粉体,在地基深处将软土固化为具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥土。

由于水泥土是水泥和土混合后形成的,其性能与水泥的掺量直接相关,为了确定在特定地基承载力时水泥的适宜掺入比,就必须进行水泥土的室内配比试验,这在我国的地基处理规范中均有明确规定。

由于目前水泥土的室内强度试验尚未有统一的操作规程,这给水泥土搅拌法的研究和推广应用带来了很大不便。

作者在进行水泥土研究时,尤其感到这个问题的紧迫性。

为此,作者通过查阅文献和进行试验,对水泥土的强度室内试验方法提出了一些建议,希望能够推进水泥土室内试验方法的标准化。

2 水泥土室内试验方法探讨2.1 土样的选择目前制备水泥土的试样分为干土样和湿土样两种。

干土样是将现场采集的土样经风干或烘干、辗碎和过筛制成。

采用干土样的优点是能够准确控制水泥土中水泥、水和干土的比例,所得的水泥土强度较稳定。

其缺点一个是土样经风干或烘干后,其中的某些成分可能会丧失,从而使土样失去代表性,可能出现室内试验结果与室外施工检测结果不一致的现象。

另一个缺点是土样干燥过程以及随后的辗碎和过筛过程工作量非常大,而且工作条件恶劣,对操作者的健康有危害。

湿土样又分为两种,一种是用挖掘机开挖到相应地层取土,然后将土样密封在大塑料桶或厚塑料袋中,以保持其天然含水率,这种方法得到的土样是扰动土样,但其取土量较大。

另一种是用钻机钻取原状土,用镀锌铁皮土样筒装取,这种方法得到的土样是原状土,但取土量较小,需多次取样才能满足试验用土要求。

从尽量接近工程实际以及方便操作的角度考虑,作者认为采用挖掘机取样的方法较好,取土后立即进行密封,并在尽可能短的时间内进行水泥土室内试验。

考虑到土层的不均匀性,建议对于同一地层,至少应在三个地点分别取样,平行进行水泥土室内试验,如场地面积较大,宜适当加多采样点。

2.2 土样含水率的选择在利用湿土样进行试验前,应进行土样的含水率测定。

由于土层的不均匀性以及季节和天气等方面的原因,土样的含水率往往和地质报告中的含水率有一定差别。

这就存在一个是否按地质报告中含水率调整土样含水率的问题。

对此,作者认为不必按地质报告中含水率检测数据调整土样中的含水率,这是出于两方面的考虑。

一是地质报告中的含收稿日期:2005 12 06作者简介:杨医博,男,1977年生,讲师,主要从事水泥土、混凝土耐久性、抗海水腐蚀混凝土、干粉砂浆及新型建筑材料开发研究。

水率通常为多个地点土样的平均含水率,并不是说该地层的含水率是统一的;二是土样虽然是被扰动的,但其中的含水率还是可以代表该地点土层的含水率,不调整土样的含水率更能体现土层的实际情况。

一些学者[1-2]的研究表明,在同一水泥掺入量情况下,并不是遵循土样含水量越高,水泥土强度越低的简单规律,原状土含水量与水泥掺入量存在有一最优的配合比关系,这就表明,宜采用实际地层土样进行试验,而不必进行土样含水率的调整。

2.3 水泥土试件尺寸的选择在试件尺寸的选择上,目前较为混乱。

有些学者采用土工试验常规尺寸,试样尺寸为 3.91cm 8cm圆柱体[3],有些学者采用砂浆试验常规尺寸,试样尺寸为70.7m m 70.7mm 70.7m m[4],有些学者采用混凝土试验常规尺寸,试样尺寸为100 mm 100mm 100m m[5]。

陈甦[6]等人研究了水泥土强度与试件尺寸的关系,指出采用同样原材料,但尺寸和形状不同的水泥土试件强度之间存在差异(圆柱体强度高于立方体强度,试件尺寸越大强度越低),他们考虑到现场取芯的的具体形状和尺寸,建议采用直径70mm、高径比为1~2的圆柱体试件。

综合考虑我国多采用立方体试件评价强度的现状、方便成型以及保证桩体强度等多个方面,作者建议采用70.7mm 70.7mm 70.7mm的试件尺寸。

2.4 水泥土试件的制作和养护在水泥土的搅拌和成型方面,不同学者的方法不同[4,7],有些采用手工拌和,有些采用机械拌和。

由于手工拌和受人为因素影响较大,作者建议采用机械拌和。

作者建议的水泥土搅拌和成型方法如下所述:水泥土采用UJZ-15型砂浆搅拌机搅拌,先按比例加入水和水泥搅拌30s,再加入土搅拌4~6m in至拌和均匀。

将拌和完毕的水泥土加入试模中,手工插捣,使水泥土面高于试模3~5m m,提起试模的一端振动5~10次,再提起试模的另一端振动5~10次,刮平表面。

试块成型后在20下养护24h脱模,放入标准养护室养护。

在养护方面,有三种方法可以选择。

一是参照水泥的方法将试件放入水中养护;二是参照混凝土的方法将试件放在养护室的架子上养护;三是将试件包裹在土样中养护。

由于水泥土是在土层中使用,似乎采用土样包裹养护更接近实际情况,但考虑到放在土样中养护时,如果试件较多时,所需空间较大,在实际操作时不太方便,而且标准养护室的相对湿度也在95%以上,实际操作也较为方便,故推荐选用在标准养护室架子上养护的方式。

2.5 水泥土试件的强度测试水泥土强度是以90d强度为标准,由于90d龄期较长,应测定7d、14d和28d以便预测90d强度,因此至少应进行7d、14d、28d和90d四个龄期的水泥土抗压强度测试。

每个龄期每个取土地点的土样成型3块试件,以每个配方采用3个取土地点计算,每个配方至少应成型36个试件。

在进行水泥土强度测试时,由于加压速度会对最后的抗压强度值有影响,参照砂浆的抗压强度试验方法,建议采用的水泥土试件加压速度为1kN/s。

2.6 水泥土的强度评价对于同一个配方的同一龄期的9个试件,来源于同一取土地点的3个试件的强度通常比较接近,而不同取土地点的水泥土强度由于土质以及含水率的不同,其差异可能非常大。

作者进行的试验表明,不同地点取的土样的水泥土强度相差可以达到数倍。

考虑到实际地层土的性质和含水率是变化的,有时候这种变化还是比较大的,故取9个试件的强度平均值作为水泥土的强度代表值,并标注上三个地点土样的含水率以及水泥土的强度值。

3 结语为得到可比较的水泥土强度数据,对水泥土室内试验方法进行标准化是必须的。

作者通过查阅文献和试验研究,在水泥土室内试验方法方面,提出了如下一些建议,希望能够对推进水泥土强度室内试验方法的标准化有所帮助。

(1)采用湿土样进行水泥土试验,采用挖掘机取样,土样密封保存并尽快进行试验。

(2)采用湿土样的实际含水率进行试验,不进行土样含水率的调整。

(3)水泥土试件采用70.0mm 70.7m m 70.7mm立方体成型。

(4)水泥土试件的制备采用机械拌和方式,试件脱模后在标准养护室的架子上养护。

(5)水泥土强度室内试验的加载速率为1kN/s。

(6)以三个取样点土样制备的9个水泥土试件的强度平均值作为水泥土强度代表值。

(陈尤雯参加本文工作)66土 工 基 础 2007参考文献[1] 林鹏,许淑贤,许镇鸿.软土地基水泥土的室内强度试验分析[J ].西部探矿工程,2002,(4)[2] 李治平.水泥搅拌土(软土)的室内强度试验研究[J ].岩土工程界,2004,7(2)[3] 方忠友. 地块水泥土室内配合比试验[J].上海地质,2002,(1)[4] 徐至钧主编,曹名葆编著.水泥土搅拌法处理地基[M ].北京:机械工业出版社,2004[5] 于宁,朱合华,梁仁旺.插钢筋水泥土力学性能的试验研究[J ].土木工程学报,2004,37(11)[6] 陈甦,彭建忠,韩静云等.水泥土强度的试件形状和尺寸效应试验研究[J].岩土工程学报,2002,24(5)[7] 林奕禧,黄春晓,赵一勋等.珠海地区水泥土抗压强度试验研究[J].岩土工程界,2004增刊The Discu ssion on Laboratory Strength Test Method of Cement Stabilized S oilYANG Yi bo 1,2,LIANG Song 1,2,M O H ai hong 1,2,LIU Shuo zhuo 1,2(1.S hool of Architecture and Civil En gineering,South China U niver sity of T echnology,Gu angz hou 510640;2.T he Key Laboratory of Su btropical Architecture,M inistry of Edu cation,Guang Zhou 510640,Ch ina)Abstract I n emplo ying Cement Deep M ix ing T echnique to impr ove so ft so ils,a suitable content of cement must be chosen by the cement stabilized so il labo rato ry test.T he fact that ther e is no technical specificatio n to defining the ex perimental pro cess is a hindrance to the use and study on Cement Deep M ix ing T echnique.T he document retr ieval and ex perimental inv estigation sug gest that the labor ator y test method of cement stabilized soil is presented.Key words cement stabilized soil,st reng th,laborato ry test metho d(上接第64页)A Study on Filling Construction Control Criterionof Soft Subgrade Soil and EmbankmentN IU Zhi y ong 1,ZH ANG Yuan cai 2(1.Shanghai Edu cation Constru ction M anagem ent &Consultation Co.,Ltd.,S hanghai 200331;2.Eas t Chin a Jiaotong University,Nan chang 330013,China)Abstract T his paper analyzes the ir rat ionality ex isting in the curr ent single const ruct ion contr ol criterio n.T he autho r ar gues that defo rmatio n and consolidat ion in differ ent stages sho uld be t aken int o acco unt alo ng wit h the inf luence of geog r aphical con ditions and so il pr operties to expressw ay settlement limited speed.F inally,the w r iter sugg est s some w ays on how t o establish ex press way const ruct ion contro l standar d mult iple system.Key words soft so ils foundat ion,o ver loaded and pr edicting pressur e,construction contro l,set tlement limited67第1期 杨医博等:水泥土强度室内试验方法探讨。