水泥土攪拌樁的試驗及研究

張軍 陳紅梅

摘 要：水泥攪拌樁作為一種地基加固新技術(shù)，具有許多優(yōu)點.隨著大量基礎(chǔ)工程的建造，攪拌樁的應(yīng)用也越來越廣泛。本文通過某工程的水泥土室內(nèi)抗壓強度試驗，定量的分析了影響水泥土攪拌樁承載力的主要因素，得出水泥摻量與水泥土抗壓強度之間的關(guān)系及規(guī)律，為工程應(yīng)用中水泥的最優(yōu)摻量提供參考。通過對比試驗，發(fā)現(xiàn)外加劑（三乙醇胺）對水泥土抗壓強度有顯著效果。

關(guān)鍵詞： 水泥攪拌樁、室內(nèi)試驗、抗壓強度、外加劑

一 引言

軟土通常是指天然含水量大，壓縮性高，承載力低的一類軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。常見的軟土主要有淤泥和淤泥質(zhì)土。軟土是在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的。在軟土地區(qū)建建筑物需要解決的最主要的問題是如何提高軟土的承載力，減少軟土的壓縮性。

這些年來各地在軟土地區(qū)進行工程建設(shè)時，廣泛地采用了水泥攪拌法加固軟土地基。水泥土攪拌樁既可以作為止水結(jié)構(gòu)，也可以作為土體加固措施。水泥土攪拌法是利用水泥（或石灰）等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就將軟土和固化劑（液漿或粉體）強制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性，水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。這種方法在許多地方對加固軟土地基確實起到了很好作用。

本文主要通過室內(nèi)試驗，分析水泥水泥摻量與水泥土抗壓強度之間的關(guān)系及規(guī)律，為工程應(yīng)用中水泥的最優(yōu)摻量提供依據(jù)。

二 室內(nèi)試驗內(nèi)容及結(jié)果

2.1 試驗準(zhǔn)備

（1）土樣取自某工程的場地，該區(qū)域內(nèi)第①2層為吹填土，深度約為6m，以淤泥質(zhì)粉土粘土和粘質(zhì)粉土為主，由于吹填土形成時間短，屬欠固結(jié)土，土含水量高，孔隙比大，強度低等不良特性，土性較差。第②3-1層砂質(zhì)粉土夾有多量薄層粘性土，成因內(nèi)型為河口～濱海相沉積，以粉性土為主，含石英，文母，稍密～中密狀，土性較好。

（2）試劑：普通硅酸鹽水泥32.5級（425#）

（3）外加劑：三乙醇胺

2.2 室內(nèi)試驗配合比試驗方案

試驗中所選用的水泥土均為普通硅酸鹽水泥32.5級（425#），水灰比0.55。土樣為現(xiàn)場土，水為自來水。由于現(xiàn)場采用濕法施工，故實驗室先將水泥按水灰比0.55配合攪拌后再與土混合，每組做三個平行試驗，養(yǎng)護條件為普通水中養(yǎng)護。

注：①水泥摻入比是指水泥重量與濕土重量之比；

②所用外加劑為三乙醇胺，其摻入比為外加機與水泥質(zhì)量之比

2.3 試樣的制備

試塊模具尺寸為 。按照上面的試驗方案，根據(jù)配方分別稱取土，水泥，外加劑（需要時）和水，先把濕土放入小型面粉機內(nèi)攪拌1min，然后把配好水的水泥漿摻入濕土，繼續(xù)攪拌1min，然后在選定的試驗?zāi)?nèi)先裝入一半試料，放在振動臺上振動1min，再裝入其余的試料后振動1min。最后將試件表面刮平，蓋上塑料布防止揮發(fā)過快。試件成型后，一天后拆模，放入水中養(yǎng)護。

2.4 無側(cè)限抗壓強度試驗及試驗結(jié)果

采用WE-10B型壓力試驗機，以1.38mm/min的加荷速率進行水泥土的無側(cè)限抗壓強度試驗，取三個試件的測試值的算術(shù)平均值作為該試件的無側(cè)限抗壓強度值，如單個試件的測試值與平均值的差值超過平均值的 15%時，該試件的測試值予以剔除，其余兩個試件的測試值平均值的算術(shù)平均值作為改組試件的無側(cè)限抗壓強度值，如提出后的某組試件的測試值不足兩個，改組試驗結(jié)果視為無效。

根據(jù)試驗結(jié)果，整理后的試驗成果如表2-3，表2-4。

三 室內(nèi)試驗結(jié)果分析

3.1 水泥摻入量對水泥土強度影響

由于在工程中，摻量過小時水泥與土的固化反應(yīng)過弱，水泥的固化程度低，強度的離散性大，加固效果不明顯，故一般在研究及實際應(yīng)用中，宜使水泥摻量大于7%，一般都大于10%。

從圖3-1～3-4可以看出，不論何種土層，水泥土的抗壓強度的總趨勢是隨著水泥摻入量的增加而增加。在水泥摻入量為10%～20%之間，水泥土的抗壓強度隨著水泥的摻量增加并非簡單線性增長的關(guān)系。

從可以看出，除了①2層吹填土的7天無外加劑的水泥土外，其他的強度在水泥摻量從15%增大到17%時，其強度的增量都較小于水泥摻量15%同樣水泥摻量增加而增加的強度小，這說明，當(dāng)水泥摻量在15%～17%之間，水泥增加對強度的影響會降低，故在工程應(yīng)用中，對設(shè)計水泥摻入量在這一范圍內(nèi)的情況要仔細研究，以避免不必要的浪費。

對齡期為28天的水泥土，當(dāng)水泥摻入比在15%～17%時，水泥土中水泥摻量每提高1%時其抗壓強度值增加值較小，為80.41kPa。而當(dāng)水泥摻量在13%～15%，17%～20%時，水泥土中水泥摻量每提高1%時其抗壓強度值增加較大。特別是17%～20%范圍內(nèi)，水泥摻量每提高1%水泥土抗壓強度平均的提高126.95kPa，摻量增加的優(yōu)勢明顯體現(xiàn)出來。

3.2 外加劑三乙醇胺在水泥土中作用研究

3.2.1 外加劑三乙醇胺對水泥土抗壓強度影響結(jié)果與分析

外加劑三乙醇胺對混凝土性能影響的對比實驗結(jié)果見表3-3、3-4。當(dāng)加有外加劑時，對齡期同為28天的情況，在相同的水泥摻入量條件下，①2層吹填土水泥土和②3-1層砂質(zhì)粉土水泥土的強度差值比無外加劑時要明顯偏大，如摻量為10%時，無外加劑兩層土的水泥土強度相差232.84kP，而有外加劑時相差為344.11kP，摻量為17%時，無外加劑兩層土的水泥土強度相差317.43kP，而有外加劑時相差為464.64kP。

從試驗結(jié)果對照可知，三乙醇胺對水泥土的強度有顯著的增強作用，①2層吹填土7天抗壓強度平均的提高了1.61倍，28天抗壓強度提高了1.63倍。②3-1層砂質(zhì)粉土7天抗壓強度提高了1.48倍，28天的強度提高了1.47倍。從此也可以看出，外加劑對①2層吹填土的水泥土影響要比②3-1層砂質(zhì)粉土水泥土大。這主要是這兩層土的成因不同，其中所含的有機物等成分有很大的差別。

四 結(jié)論

1、在含水量一定的條件下， 水泥土的抗壓強度的總趨勢是隨著水泥摻入量的增加而增加。在水泥摻入量為10%～20%之間，水泥土的抗壓強度隨著水泥的摻量增加并非線性增長的關(guān)系。水泥土抗壓強度在水泥摻量從15%增大到17%時，其強度的增量都比較小于水泥摻量15%同樣水泥摻量增加而增加的強度小，這說明，當(dāng)水泥摻量在15%～17%之間，水泥摻量增加對強度的影響會降低，所以本工程以水泥摻量15%為最優(yōu)的摻入比。

2、在水泥土中摻入三乙醇胺作為外加劑，能顯著提高水泥土28天內(nèi)的抗壓強度。室內(nèi)試驗中，①2層吹填土7天抗壓強度平均的提高了1.61倍，28天抗壓強度提高了1.63倍。②3-1層砂質(zhì)粉土7天抗壓強度提高了1.48倍，28天的強度提高了1.47倍。

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