掺萘系高效减水剂水泥土室内试验研究

　第5卷　第5期 地下空间与工程学报Vol.5 2009年10月 Chinese Journal of Undergr ound Space and Engineering Oct.2009　

掺萘系高效减水剂水泥土室内试验研究3

燕仲彧,童小东,周妙妙

(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京　210096)

摘　要:室内试验结果表明,在水泥浆中掺入适量的萘系高效减水剂,可提高水泥土的无侧限抗压强度。在水泥掺入比为20%、水灰比为0.6的条件下,掺有萘系高效减水剂的水泥土,其不同龄期的无侧限抗压强度比不掺添加剂的水泥土均有显著提高;在强度提高效率方面,该添加剂存在一个最佳掺入比。笔者结合强度试验和扫描电子显微镜试验对该添加剂的作用机理进行了分析,提出了本次试验中该添加剂的最佳掺入比。

关键词:水泥土;添加剂;强度

中图分类号:T U472 文献标识码:A　文章编号:1673-0836(2009)05-0920-04

Exper im en t of Cem en t-st ab ili zed So il M i xed H i gh Eff i c i en t Naphtha lene

W a ter Reduc i n g Agen t i n Labora tory

Y AN Zhong2yu,T ONG Xiao2dong,ZHOU M iao2m iao

(Key L aboratory of Concrete and P restressed Concrete S tructures of M inistry of Education,

Southeast U niversity,N anjing210096,China)

Abstract:A s was shown by laborat ory test,that unconfined comp ressive strength of ce ment-stabilized s oil could be when app r op riate a mount of high efficient naphthalene water reducing agent is added int o ce ment slurry.W ith the same ce ment content20%and water ce ment rati o0.6,the strength of the ce ment-stabilized s oil added with additive i m p r oved significantly compared with the ce ment-stabilized s oil without additive at any curing age;and indicating that there is an op ti m u m m ixture rati o of additive with strength increasing.The additive’s mecha2 nis m was analyzed by strength test and scanning electr on m icr oscope test,and then an op ti m u m m ixture rati o of the additive was given.

Keywords:ce ment-stabilized s oil;additives;strength

1　引言

目前,水泥土被广泛运用于软土改良加固、截渗、基坑支护以及注浆等各类工程之中,并取得了良好的经济和技术效益。但是水泥土的强度(尤其是早期强度)不高,往往制约了其工程应用。因此,如何提高水泥土的强度,成为当今关于水泥土研究的重要内容。现在还没有专门用于水泥土的添加剂,因此,水泥土中使用的添加剂大多是来源于现有混凝土添加剂,并参照混凝土添加剂的作用机理来研究添加剂在水泥土中的作用。但是,水泥土与混凝土又有很大的区别。水泥土中没有粗骨料,而且土颗粒的尺寸要远小于混凝土骨料的尺寸,甚至和水泥颗粒的尺寸相差不多,因此,混凝土

3收稿日期:2009206212(修改稿)

作者简介:燕仲彧(1986-),男,甘肃陇南人,东南大学土木工程学院在读硕士研究生。E2mail:yanzhongyu051033@

基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(BK2008314);建设部研究开发项目资助项目(06-K7-37);国家科技支撑计划资助项目(2006BAG04B01)

添加剂能否在水泥土中取得良好的效果,就必须做一系列试验进行验证。笔者对掺有某萘系高效减水剂的水泥土进行了一系列无侧限抗压强度试验研究,分析了该添加剂对水泥土强度的影响,并结合电子显微镜试验研究该添加剂在水泥土中的作用机理。

2　室内试验

2.1　试验材料

2.1.1　粗砂　选用粗砂作为被固化对象,其基本物

理性质指标见表1。土样的颗粒级配曲线见图1。

土样的不均匀系数C u =5.06,曲率系数C c =0.67。

表1　土样的基本物理性质指标

Table 1　Physi ca l param eters of the so il

(γ/(k N ・m -3

)(γd /(k

N ・m -3)w /%S r /%16

.8416.20

3.95

16.46

图1　土样颗粒级配曲线

Fig .1　Gradati on curve of s oil

2.1.2　固化剂　选用江苏省上坊镇天宝山水泥厂

生产的普通硅酸盐水泥,等级为32.5级。2.1.3　添加剂　选用江苏省建科院博特新材料有限公司生产的J M -A 萘系高效减水剂(粉状)。2.2　试验方案

试验采用烘干土样。所用水泥浆的水灰比(a w /c )均为0.6,水泥掺入比为a c 。a c 计算公式如下:

a c =

m c m s

×100%(1)

式中:m c 为水泥的质量,m s 为烘干土样的质量。

添加剂掺入比为a a 。a a 计算公式如下:

a a =

m a

m c

×100%(2)

式中:m a 为掺入添加剂的质量。

设制备水泥固化土的总用水量为m w ,则m w

的计算公式如下:

m w =w ×m s +m c ×a w /c

(3)

式中:w 为土样的含水量。

试验方案见表2。考虑3d 、7d 、28d 和60d 四个龄期,共制作24组试件。每组做三个平行试件,共计72个试件。

表2　试验方案

Table 2　Sche m e of exper i m en ts

添加剂J M -A 指标

a c /%252020202020a a /%

0.0

0.0

0.3

0.5

0.8

1.0

注:a c 为水泥掺入比,a a 为添加剂掺入比。

2.3　试验方法

试验模具选用40mm ×40mm ×40mm 规格

铸铁模具。搅拌所需总用水量按式(3)计算。搅拌时首先将水泥粉、干砂土和添加剂拌和均匀,然后加入总用水量的70%进行搅拌,最后再加入剩余30%的水搅拌均匀。试验采用手工压制成型,带模养护24h 后脱模。采用室温下水中养护。

测定试件的无侧限抗压强度(以下简称强度)。取每组三个试件强度的平均值作为该组试件的无侧限抗压强度值。当单个试件的测值与平均值之差超过平均值的±15%时,则取剩余两个试件的测值计算平均值。如有两个以上试件的测值较该组试件强度平均值超出±15%,则该组试验结果无效。

利用扫描电子显微镜,观察不同条件下水泥固

化土的微观结构。

3　试验结果及分析

3.1

　强度试验结果

各组水泥固化土试件的强度值见表3。强度与水泥掺入比、添加剂掺入比以及龄期的关系曲线见图2、图3。

图2　试件强度-龄期关系曲线

Fig .2　Curves of strength vs age

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292009年第5期 燕仲彧,等:掺萘系高效减水剂水泥土室内试验研究