水泥改良膨胀土抗剪强度的试验研究
水泥改良膨胀土抗剪强度的试验研究
【摘要】膨胀土具有明显的吸水膨胀、失水收缩的性质，在工程中可能会出
现坍塌滑坡等危害。在大学生创新创业项目（S202210519013）资助下，本文开
展了1%、5%、10%三个不同的水泥掺量、3天和28天两个不同养护龄期下膨胀土
的直剪室内试验，研究了膨胀土的抗剪强度以及内摩擦角的影响规律。研究表明
适当增加水泥掺量可以提高膨胀土的抗剪强度及内摩擦角，当水泥掺量为10%养
护龄期为28天时，抗剪强度及内摩擦角达到最大值。
【关键词】：膨胀土；水泥；抗剪强度；粘聚力；内摩擦角；
1.引言
膨胀土是一种含强亲水矿物（蒙脱石和伊利石）的高液限粘土，具有显著
的遇水膨胀失水收缩的特性，在这种反复收缩变形的过程中便形成了膨胀土的多
裂隙性，从而导致膨胀土强度的降低[1]。膨胀土具有明显的吸水膨胀、失水收缩
的性质，导致其在工程中可能会出现不均匀沉降持续时间长，沉降幅度大等危害，会直接导致路基更容易发生坍塌、滑坡和变形等危害，给公路建设和人身
安全造成极大破坏，给社会带来极大损失[2]。膨胀土是一种具有多裂隙性和显著
胀缩特性的特殊性土壤,在水利工程建设中,水位的变化会导致膨胀土的胀缩变形,因此使用化学改良剂改善其工程性质,对解决膨胀土相关工程问题具有重要意义。目前膨胀土改良措施主要分为物理法、化学改良法和生物改良法。物理方法主
要有换土法、湿度控制法、桩基础、混合法等。化学改良法以石灰、水泥居多[3]。本文分别掺加了1%、5%、10%的水泥通过直剪试验研究了不同掺量及不同养护天
数的改良效果,并评价了不同养护天数对不同掺量改良膨胀土的基本物理力学性
质的影响。
2.试验材料与方法
2.1试验材料
先将膨胀土烘干，然后用破碎机粉碎，根据《土工试验方法标准》的规定，把粉碎后的膨胀土分别制备成含水率为30%，水泥掺量为1%、5%、10%。养护3
天水泥掺量为1%的土样初始高度20.014mm孔隙比为0.818，水泥掺量为5%的土
样高度19.976mm孔隙比为0.841，水泥掺量为10%的土样高度19.958孔隙比
0.83。养护28天水泥掺量为1%的土样高度为19.98孔隙比0.903，水泥掺量为5%的土样高度19.97孔隙比0.843，水泥掺量为10%的土样高度20.06mm孔隙比
0.767。
2.2试验方案和方法
初步确定含水率为30%，本次试验对在不同水泥掺量下试样在不同的养护天
数的抗剪强度实验。将粉碎后的膨胀土加分别加入1%、5%、10%的水泥掺量加入30%的水搅拌均匀将制作好的试样放入养护箱中标准养护，其养护条件为18℃，97%湿度下养护，分别养护3天和28天。将养护完成的试样拿出来做直剪试验。直剪实验对三组试样分别施加50、100、200、400kPa的法向应力并按照《土工
试验方法标准》规定每10秒记录一组百分表读数，直至试样发生剪切破坏分别
做三组，每组4个试样。试验完成后整理数据，绘制出抗剪强度与垂直压力线性关系。试验流程如图1所示。
图1试验流程示意图
3.水泥掺量对膨胀土抗剪强度影响规律及分析
水泥掺量对膨胀土抗剪强度特性影响的试验结果如图1所示。
图2水泥掺量对膨胀土抗剪强度的影响
由图2可知，当养护龄期一定时，抗剪强度随着水泥掺量的增加而增加。水
泥可以增加膨胀土的内摩擦角，水泥增加，内粘聚力也增大。水泥对内粘聚力的
影响明显。在同样条件下，水泥增加试样的整体刚度，使得土颗粒间不易发生错
位滑动，试样不易发生变形，表现为内粘聚力增加且更明显。从图中不难发现，
水泥掺量1%曲线内粘聚力变化最小，这是因为微量的水泥无法参与反应，填充在
孔隙中，起到了一定的润滑作用，使得内粘聚力增加量很少。当水泥掺量为1%时，养护时间对内粘聚力基本不影响，因为此时由于水泥掺量过少，水泥发生水化反
应形成的胶体基本没有，所以这时内粘聚力基本一致；当水泥掺量为10%时，不
同养护天数的内粘聚力差值很大，此时水泥发生水化反应产生的胶体随养护龄期
增加逐渐硬化，大部分胶体参与填充孔隙，使得内粘聚力快速增大，反之养护龄
期短的胶体，没有充分硬化，只有少部分产生的胶体参与。当水泥掺量一定，养
护时间越长其内摩擦角增大，当水泥掺量为10%影响最大，抗剪强度提升最大。
水泥掺量为10%、养护时间为28天时抗剪强度提升尤为明显。
4.结论
本文开展了水泥掺量为1%、5%、10%的膨胀土试样在3天和28天养护下的剪
切试验，初步得到以下结论:
（1）水泥掺量增加对土样的内摩擦角影响显著；不同养护天数对土样的抗
剪强度有显著影响，随养护天数加，土体抗剪强度显著增加，对其土体内黏聚力
的增强程度较内摩擦角更明显。
（2）水泥掺量对膨胀土的力学性能具有显著影响。适量的水泥掺量可以提
高膨胀土的抗剪强度、抗裂性和抗渗性，从而降低膨胀土对工程结构的危害。在
实际工程应用中，合理选择水泥掺量可以提高膨胀土的工程安全性。
参考文献：
[1]费少刚,王保田,单熠博,等.硅灰、水泥复合改良膨胀土试验研究[J].水
电能源科学,2022,40(09):190-193.
[2]李永彪,丁三宝,沈慧,等.水泥掺量对改良膨胀土抗剪强度的影响[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2018,36(04):504-506.(2)366-469
[3]单熠博,王保田,张福海,等.硅灰改良膨胀土室内试验研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2018,40(05)(2)281-364
膨胀土改良
膨胀土改良 摘要：本文综合分析化学试剂对膨胀土的改良效果，得出改良处理后的膨胀土 的颗粒组成、物理力学性质、胀缩特性均有明显的改善,力学强度得到提高。可以用作工程建设材料。 关键词：膨胀土，胀缩性，物理性质，强度 膨胀土是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特种粘性土，其主要工程性质表现为多裂隙性、超固结性、强亲水性和反复胀缩性，矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石和伊利石为主。膨胀土的膨胀潜势明显依赖于土中的粘土矿物成分及其含量。【1】；膨胀土在世界范围内分布极广，迄今发现存在膨胀土的国家达40多个，遍及六大洲。我国是膨胀土分布最广的国家之一，先后有20多个省区发现有膨胀土川。由于膨胀土的胀缩特牲、裂隙性、超固结性的基本特性显著，在其基本特性的复杂共同作用下,使得膨胀土的工程性质极差,，使膨胀土地区的房屋建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受巨大的破坏【2】；随着膨胀土工程问题的增多，对膨胀土的研究已成为当前岩土工程的重要研究方向之一，并成为世界性的共同课题。目前国内常用的膨胀土加固改良方法有很多，如化学方法和物理方法。其中化学方法是较常用的改良方法。常用的化学改良剂有石灰、水泥和粉煤灰等，【3-4】还有的学者用ESR生态改性剂［5］和高炉水渣【6】等对膨胀土进行改良。本文从石灰、水泥粉煤灰及ESＲ生态改性剂等改良膨胀土的物理性质，胀缩性、强度综合分析其改良效果。 1膨胀土胀缩机理 膨胀土的矿物学理论研究者从矿物晶格构造出发，认为膨胀土的膨胀取决于膨胀土的矿物成分及其结构(廖世文，1984;GrimeRe，1986)及颗粒表面交换阳离子成分(Ingles、0.G，1968)等;膨胀土物理化学理论中，应用较为普遍的是晶格扩张理论和双电层理论。晶格扩张理论认为，膨胀土晶格构造中存在膨胀晶格结构，水易渗入晶层间形成水膜夹层，从而引起晶格扩张，使土体体积增大。但晶格扩张理论仅仅局限于晶层间吸附结合水膜的楔入作用，而没有考虑粘土颗粒间及聚集体间吸附结合水的作用。事实上，粘土膨胀不仅发生在晶格构造内部晶层之间，同时也发生在颗粒和颗粒之间以及聚集体和聚集体之间。双电层理论认为，双电层内的离子对水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在电场力作用下按一定取向排列，在粘土矿物颗粒周围形成表面结合水膜。由于结合水膜增厚“楔开”土颗粒，从而使固体颗粒之间的距离增大，导致土体膨胀。双电层理论弥补了晶格扩张理论在解释粘土胀缩原因方面的不足，发展了结合水膜在膨胀理论中的应用，使得膨胀机理的理论更加全面和充实。【7】 2改良效果 膨胀土的物理指标主要有天然含水率/%、液限/%、塑限/%、塑性指数/%、自由膨胀率/%、最优含水率/%、最大干密度/(g·cm-3)；胀缩指标有无荷膨胀率/%、50Kpa
膨胀土的工程特性胀缩性超固结裂隙.
1、膨胀土的定义 膨胀土是在自然地质过程中形成的一种具有多裂隙和显著胀缩特性的特殊性粘土。膨胀土是一种对于环境变化，特别是对于湿热变化非常敏感的土，其反映是发生膨胀和收缩，产生膨胀压力。 2、膨胀土的主要物理力学特征 ⑴粒度组成中，通常黏粒（d＜2μm ）含量不大于30%. ⑵粘土矿物成分中，伊利石和蒙脱石等亲水性矿物占主导地位。 ⑶土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥失水时，体积收缩并形成收缩裂缝，反复的干缩湿胀，使土中的裂隙发育，不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也形成了地表水浸入的通道，同时水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。（裂隙性） ⑷膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减。（强度衰减性） ⑸多数属于液限大于50%的高液限土。 ⑹超固结性：膨胀土在沉积过程中，在重力作用下逐渐堆积，土体将随着堆积物的加厚而产生固结压密。由于自然环境的变化和地质作用的复杂性，土在自然界的沉积作用并不一定都处于持续的堆积加载过程，而是常常因地质作用而发生卸载作用。膨胀土在反复胀缩变形过程中，由于上部荷载（土层自重）和侧向约束作用，土体在膨胀压力作用下反复压密，土体表现出较强的超固结特性。这种超固结与通常的剥蚀作用产生的超固结机理完全不同，是膨胀土由于含水率变化引起的膨胀压力变化产生的，是膨胀土特有的性质。 3、工程建设中的膨胀土问题 ⑴在天然状态下，膨胀土通常强度高，压缩性低，在地面以下一定深度取样时难以发现宏观裂纹。但一旦在大气中暴露，含水率发生变化时，很快出现大大小小的裂纹，土体结构迅速崩解，透水性不断增加，强度迅速减小直至为零。膨胀土边坡在极缓的情况下发生滑动。“逢堑必滑，无堤不塌”。“晴天一把刀，雨天一团糟”、“天晴张大嘴，雨后吐黄水”是膨胀土强度特性和胀缩性规律的高度
铁路膨胀土改良主要方法
铁路膨胀土改良的主要方法研究 摘要：膨胀土具有吸水膨胀软化，失水收缩开裂及反复变化的特点，易形成路基病害。路堤在降雨后沉降、变形较大和边坡坍肩、路肩开裂以及造成发生路堑堑坡冲蚀、剥蚀、溜坍及滑坡等现象。本文通过试验研究, 总结出膨胀土改良的具体方法，为膨胀土路基施工技术提供了工程借鉴。 关键词：铁路膨胀土；改良方法；特性；试验 abstract: expansive soil with water swelling softening, shrinkage cracking and repeated changes in the characteristics, easy to form subgrade disease. after raining embankment settlement, deformation and slope collapse subgrade cracks and shoulder, causing the cutting slope erosion, erosion, collapse and landslide phenomenon. in this paper, through test and study, summed up the concrete methods of expansive soil, expansive soil subgrade construction technology for providing reference for the engineering. keywords: railway expansive soil; modified method of characteristics; test; 膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的, 是具有膨胀性、多裂隙性和超固结性的高液限黏土。我国是膨胀土分布最广、面积最大的国家之一, 发现膨胀土灾害的地区已有20 多个。近年来, 随着铁路、公路等基础建设的迅猛发展, 在设计和施
膨胀土改良技术探究
膨胀土改良技术探究 摘要：膨胀土(expansive soil)是一种富含亲水性矿物的粘土，其主要的矿物为蒙脱石、伊利石与高岭石。膨胀土是一种特殊的灾害性软土，由于其不良的工程特性在全世界范围内都导致了许多工程问题或工程灾害。因此，开展对膨胀土处治方法及其处治后的强度特性研究，通过对试验结果的分析，探讨其在非饱和状态下的强度变化规律，具有重要的理论意义和工程应用价值。开展了对非饱和土的一系列试验，探索了石灰与水泥对膨胀土的强度的改良，揭示了石灰和水泥强度变化机理，分析了水泥和石灰如何降低膨胀土的膨胀率。 关键词：膨胀率；石灰改良膨胀土；水泥改良膨胀土；无侧限抗压强度；1、膨胀土的成因特性 膨胀土粘粒成分主要由亲水性矿物高岭石、伊利石和蒙脱石构成，具有强烈的吸水膨胀和失水收缩的粘性土称为膨胀土，其自由膨胀率通常大于40％。膨胀土呈灰白色、灰绿色、灰黄色、红棕色、黄褐色等，一般分布在二级及二级以上的河谷、山坡和盆地边缘及丘陵地带，膨胀土的土体地形坡度较为平缓，没有明显的陡峭与山坎。 总的来说，膨胀土的成因类型与特性有很多，有河流相、残积相、坡积相、洪积相，还有湖相及滨海相。据有关人员考证，膨胀土主要生成于第四纪晚更新世，第四纪中更新世也有生成，在更早、更晚的时期几乎没有生成。在我国西南方和华北地区分布的较多、北方分布的较少。膨胀土地区容易发生边坡开裂、崩塌和土体的滑动；土方在开挖工程中遭遇雨水易发生基坑坑底迅速隆起和坑壁侧胀开裂；地下洞室周围易产生高地压和洞室周边土体大变形现象；地裂缝发育，对道路、渠道等易造成危害；其反复的吸水膨胀和失水收缩会造成围墙、室内地面以及轻型建、构筑物的破坏。 2、侧限压缩试验结果分析 从侧限压缩试验得出的数据进行归纳与总结，可以从大量数据中找寻土体之中强度变化的规律，探索膨胀土如何提高土体的抗压强度，为实际工程应用提供方便。（1）从图一可看出，在相同干密度和相同掺比的情况下，土体中的含水量越大，土体的压缩趋势就会越大，分析其机理并得出结论，膨胀土体随着含水量增大，土体内的弱结合水膜会变厚，孔隙之间的自由水也会增多，这会导致水对于土颗粒的润滑作用增强，土体发生软化现象，因此膨胀土的强度会减小。（2）相同干密度与相同石灰掺比的情况下，随着含水量的上升，土体的强度是逐渐增大，原因是随着含水量的增大，土体中石灰与土体中的自由水发生反应，从而降低了土体间的自由水，提高土体的强度。（3）从图二可看出，水泥改良作用是由于硅酸盐和铝的水化物和颗粒相互间的胶结作用及胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用,增大了土体的强度，试验结果及资料表明:用水泥稳定膨胀土能明显改善膨胀土的物理力学性质，能大幅度提高其抗压强度和耐久性,综上所述水泥整体改良效果比较显著，水泥与水反应起到主导作用的为凝结硬化作用，在较小的掺比下，随着水泥的掺比增加，水泥的胶结作用增大，土体的强度增大，此时土体的强度会到达一个顶峰值，再随着水泥的掺加，土体的强度会出现下降的趋势，土体中的水分子不能完全与水泥发生化学反应，水泥与土颗粒、水泥之
混凝土抗剪强度试验方法
混凝土抗剪强度试验方法 混凝土抗剪强度试验是一种测试混凝土在剪切力作用下的抗力的方法。在工程实践中，混凝土抗剪强度是一个重要的参数，它可以影响混凝 土结构的稳定性和耐久性。因此，混凝土抗剪强度试验是一项必要的 测试。 试验方法： 1.试验前准备 混凝土试件是进行混凝土抗剪强度试验的必要条件。在制作混凝土试 件之前，需要准备好试验设备和试验材料。试验设备通常包括剪切试 验机和试验夹具等。试验材料包括水泥、砂子、石子和水等。 2.试件制备 混凝土试件一般采用圆柱形或正方形形式。制备混凝土试件的过程需 要严格按照规定的标准进行。首先，根据试验要求，选取适当的水泥、砂子、石子和水，根据混凝土配合比计算出混凝土的配合比。 然后，将水泥、砂子、石子和水按照配合比的比例混合均匀，将混合 物倒入试模中，用振动器震动，直至混凝土密实。在混凝土凝固之前，将试模放置在湿润的环境中，让其充分养护。
3.试验操作 试验前需要根据试验设备的标准进行校对和调整。试验时，将试件放 置在试验夹具中，用剪切试验机施加剪切力，直到试件破坏。在试验 过程中需要记录试件破坏时的最大剪切力，并计算出试件的抗剪强度。 4.数据处理 试验完成后，需要对试验数据进行处理和分析。首先，需要计算出试 件的抗剪强度。其次，需要统计试验数据，并计算出平均值和标准差。最后，需要对试验结果进行分析和比较，以判断混凝土抗剪强度是否 符合要求。 注意事项： 1.混凝土试件在制备过程中需要遵循标准的配合比和养护条件，以保证试件的质量和稳定性。 2.试验过程中需要严格按照试验设备的标准进行操作，以保证试验数据的准确性和可靠性。 3.试验前需要对试验设备进行校对和调整，以保证试验设备的精度和可靠性。
水泥土抗剪强度参数试验研究
水泥土抗剪强度参数试验研究 水泥土是建筑涉及到的一个重要材料，在实际应用过程中，其抗剪强度可以直接影响到建筑物的承重、稳定性等关键指标。因此，在研究水泥土的抗剪强度参数方面，有很多的试验和研究都在进行。 一、什么是水泥土抗剪强度参数 水泥土抗剪强度参数就是指在水泥土材料受到剪切应力时，其对抗剪力的抗力大小。这个参数通常被用来描述水泥土材料的抗力特性，而如何准确地测量这个参数，也是研究的关键之一。 二、水泥土抗剪强度参数的试验方法 1. 直剪试验法 直剪试验法是一种常用的测量水泥土抗剪强度参数的试验方法。具体方法是，首先将水泥土样品制成一定规格的条形，然后将其放置在两个垂直的剪切板之间，施加水平切割力，通过测量其变形量和剪切应力值，计算得出水泥土的抗剪强度。 2. 应变勘察法 应变勘察法也是一种常见的测量水泥土抗剪强度参数的试验方法。具体方法是，将测点应变计安装在水泥土样品表面，在施加垂直于样品平面的压力的同时，记录应变计的变化情况，通过计算应变差值，得出水泥土的抗剪强度参数。 三、水泥土抗剪强度参数试验的意义
1. 为设计提供参考 通过水泥土抗剪强度参数试验，可以准确地了解水泥土材料的抗力特性，从而为建筑物的设计提供准确的参数参考。 2. 为质量控制提供依据 水泥土抗剪强度参数试验也可以作为质量控制的重要依据，通过对水 泥土材料抗力特性的测试和分析，可以及时发现材料的问题，有效地 确保建筑物质量和安全。 四、水泥土抗剪强度参数试验应注意的问题 1. 样品的制备要求高 样品制备的质量会直接影响试验结果，因此在进行试验前，必须根据 实际需要制备出质量高、规格准确的样品。 2. 试验设备要合适 合适的试验设备可以提高试验的精度和准确性，在进行水泥土抗剪强 度参数试验时，必须选择适合的设备进行使用。 3. 数据分析要准确 在进行试验后，必须对试验得到的数据进行准确的分析和处理，确定 水泥土材料的抗剪强度值，并得出准确可靠的结论。 总之，对水泥土抗剪强度参数试验进行研究和探讨，可以为建筑物的 设计和施工提供有力的支持，同时也为提高水泥土材料的质量和性能，提供了有益的参考。
高强度混凝土梁的抗剪性能研究
高强度混凝土梁的抗剪性能研究 一、研究背景 高强度混凝土（High Strength Concrete, HSC）是指在强度等级大于C60的混凝土中，水泥用量相对较少，掺入大量的微粉料、矿渣粉等细颗粒掺合料以及聚合物、超塑化剂等外加剂，以提高混凝土的力学性能。随着建筑工程对混凝土力学性能的要求越来越高，HSC得到了广泛的应用。而混凝土梁是建筑结构中常见的构件，其抗剪性能对整个结构的安全稳定性具有至关重要的作用。因此，研究HSC梁的抗剪性能具有重要的理论意义和实际应用价值。 二、研究目的 本研究旨在探究高强度混凝土梁的抗剪性能及其影响因素，为混凝土结构设计和抗震加固提供理论依据。 三、研究方法 本研究采用实验方法进行，具体步骤如下： 1.制作试件：选取不同配合比的HSC材料，按照标准制作不同尺寸的
混凝土梁试件。 2.试验设备：选用万能试验机进行试验，同时配备合适的测量和记录设备。 3.试验流程：在试验机上进行加载试验，记录试验过程中的载荷-位移曲线和裂缝形态。 4.试验结果分析：对试验结果进行分析，探究高强度混凝土梁的抗剪性能及其影响因素。 四、研究内容 1.高强度混凝土梁的抗剪性能 通过试验可得到高强度混凝土梁的抗剪强度、剪切变形、破坏模式等性能参数。在此基础上，可以分析不同配合比的HSC材料对梁的抗剪性能的影响。 2.混凝土强度对梁的抗剪性能的影响 混凝土强度是影响梁抗剪性能的关键因素之一。本研究将选取不同强度等级的混凝土材料进行试验，探究混凝土强度对梁的抗剪性能的影
响规律。 3.箍筋配筋率对梁的抗剪性能的影响 箍筋的加入可以有效地提高混凝土梁的抗剪性能。本研究将探究箍筋配筋率对梁的抗剪性能的影响规律，为混凝土结构设计提供依据。 4.混凝土裂缝发展与梁的抗剪性能 在试验过程中，可以通过记录混凝土裂缝的发展过程，分析混凝土裂缝对梁抗剪性能的影响。 五、研究结论 通过试验和分析，得出以下结论： 1.高强度混凝土梁的抗剪强度随着强度等级的提高而增加。 2.箍筋的加入可以有效地提高混凝土梁的抗剪性能，但是当箍筋配筋率过高时，混凝土梁的抗剪性能反而会下降。 3.混凝土裂缝的发展对梁的抗剪性能影响较大，应在设计中予以考虑。
钢渣粉+水泥掺合料改良膨胀土试验研究
钢渣粉+水泥掺合料改良膨胀土试验研究 摘要：为了提高资源的利用率，减少废弃钢渣粉对环境造成的不利影响，对钢 渣粉掺和水泥改良膨胀土的特性进行试验研究。通过制作纯膨胀土、5%水泥+膨 胀土、10%水泥+膨胀土、5%水泥+10%钢渣粉+膨胀土、10%水泥+10%钢渣粉+膨 胀土这五种类型的试样，分别养护7d与60d后，对五种试样的最优含水率、最 大干密度、无侧限抗压强度、自由膨胀率以及自由膨胀比进行测定。验证了钢渣 粉+水泥掺合料改良膨胀土的可行性，同时也为钢渣粉的利用提供了一定的理论 基础。 关键词：钢渣粉；无侧限抗压强度；自由膨胀率；自由膨胀比 1引言 膨胀土主要是由强亲水性的黏土矿物蒙脱石以及伊利石组成，是一种具有膨 胀性、多裂隙性和超固结性的高塑性粘性土。我国膨胀土分布广泛，主要分布在 湖北、山东、贵州、安徽、陕西等地。由于膨胀土显著的胀缩特性，使得膨胀土 地区的建筑、铁路、公路、机场等经常遭受巨大的破坏，容易造成重大的经济损失。 膨胀土地质灾害是工程建设中最突出的问题之一，对膨胀土性能的改良是研 究膨胀土工程处理的重要课题，研究具体涉及到化学、地质学、土力学等多个专 业和学科。现阶段常用的膨胀土的改良方法主要有：换土法、喷射桩法、化学固 化法以及一些生物改良法等，在诸多改良方法中，化学固化法是人们比较关注的 一种方法，其主要通过向土中掺加一定量的掺加剂来达到固化的效果，如掺加石灰、水泥、矿渣、碱渣、粉煤灰等。胡斌等[1]将聚乙烯纤维掺加到膨胀土中，进 行了无荷膨胀率试验以及膨胀力试验，实验结果表明掺加适量的聚乙烯纤维能够 有效抑制膨胀土的膨胀，改善其收缩特性。李东森等[2]进行了石灰、水泥及砂改 性膨胀土工程特性的试验，试验结果表明水泥和石灰对降低膨胀土的膨胀性有较 好的效果。孙树林等[3]将碱渣掺入膨胀土中，发现碱渣可以降低膨胀土的膨胀性，并且膨胀土的膨胀性随着掺渣率的增加而明显的降低。国内外的学者对改良膨胀 土进行了一系列的研究，取得了一些有意义的成果。但国内外利用钢渣粉+水泥 掺合料改良膨胀土的相关研究还比较少。本文主要结合国内外研究成果，选取山 东临沂地区的膨胀土进行改良试验，探讨钢渣粉+水泥改良膨胀土的可行性。 2 试验材料的性质 试验所用土样是取自山东省临沂市某开挖基坑的膨胀土，土样埋深约1.0- 1.5m，呈灰黑色，可塑，粘性较强，天然含水率高，裂隙面呈蜡状，光滑，具有 典型的膨胀土的特征，膨胀性较弱为弱膨胀土。通过击实试验测得该膨胀土最大 干密度为1.43g/cm-3,最优含水率为28.2%。试验所用钢渣粉由日照市炼钢厂炼钢 所弃废渣经湿式磁选法处理，球磨加工而成，呈灰黑色粉末状，如图2所示。其 主要矿物组成为C2S、C3S和MgO、Fe2O3、Al2O3、MnO等，比表面积为412 m2/kg。试验所用水泥为32.5#普通硅酸盐水泥，如图3所示，比表面积为556 m2/kg，其主要矿物成分为：CaO、SiO2、Al2O3、MgO等。具体成分如表1所示。 表1 钢渣粉、水泥的主要化学成分及百分含量 3 试样的制备及试验方法
水泥土搅拌桩抗剪强度指标
水泥土搅拌桩抗剪强度指标 1. 引言 1.1 研究背景 ：水泥土搅拌桩是一种常用的地基处理工法，其在土木工程中具有广泛的应用。随着城市建设的不断发展和土地利用的不断扩大，对地基处理技术的要求也越来越高。在地基工程中，水泥土搅拌桩的抗剪强度是一个重要的指标，直接影响到地基的稳定性和承载能力。研究水泥土搅拌桩抗剪强度指标是非常有必要的。 目前，关于水泥土搅拌桩抗剪强度指标的研究还比较有限，存在着一些问题和挑战。对于水泥土搅拌桩的施工技术和抗剪强度指标的定义还没有统一的标准，导致了不同研究结果之间的差异性较大。影响水泥土搅拌桩抗剪强度的因素复杂多样，还需要进一步深入研究。有必要对水泥土搅拌桩抗剪强度指标进行系统的研究和探讨，以提高地基工程的质量和安全性。【研究背景内容结束】. 1.2 研究目的 研究目的是通过对水泥土搅拌桩抗剪强度指标进行深入探讨，揭示其内在规律和影响因素，为搅拌桩工程设计、施工和质量控制提供科学依据。具体来说，本研究旨在分析水泥土搅拌桩抗剪强度指标的定义及计算方法，探究影响抗剪强度的关键因素，寻找提高抗剪强度的有效途径，通过实验研究验证理论分析的合理性，并总结抗剪强度
指标的意义和发展趋势，进而指导未来相关研究方向。通过对水泥土 搅拌桩抗剪强度指标的深入研究，可以为工程实践提供更可靠的技术 支持，促进搅拌桩工程质量和效率的提升，推动相关领域的科学发展 和创新。 1.3 研究意义 水泥土搅拌桩是一种重要的地基处理方法，在工程领域应用广泛。其抗剪强度指标是评价水泥土搅拌桩质量和性能的重要参数。研究水 泥土搅拌桩抗剪强度指标的意义在于： 深入研究水泥土搅拌桩抗剪强度指标，可以为工程设计和施工提 供科学依据。通过准确评估水泥土搅拌桩的抗剪强度，可以确保工程 结构的稳定性和安全性。 研究水泥土搅拌桩抗剪强度指标，有助于改进水泥土搅拌桩的设 计和施工工艺。通过了解抗剪强度指标的影响因素和改善方法，可以 优化水泥土搅拌桩的质量和性能，提高工程的经济效益和可持续发展 能力。 通过开展水泥土搅拌桩抗剪强度的实验研究，可以积累大量的实 验数据和经验，为未来的研究提供基础和参考。深入研究水泥土搅拌 桩抗剪强度指标的意义重大，对于推动水泥土搅拌桩相关领域的发展 具有重要作用。 2. 正文
浅谈膨胀土掺水泥改性试验经验总结
浅谈膨胀土掺水泥改性试验经验总结 南水北调工程中线干线南阳镇平一标段总干渠施工已结束5年。土石方开挖约560万m3， 土石方填筑约278万m3，由于镇平地区岩土具有膨胀性等特点，膨胀土渠坡易产生溜坍、 坍塌、滑坡等严重事故，还会产生收缩干裂、膨胀、松散、剥落等病害，对工程建设潜在着 严重的破坏性。掺一定量水泥对膨胀土进行改性是目前处理膨胀土的主要方法之一，水泥的 掺入改变了膨胀土的结构和化学成分，从而改变了膨胀土的物理力学性质，通过水泥与膨胀 土的的离子交换记团粒化作用、硬凝反应及碳酸反应，可以有效的改良土的膨胀性。通过对 水泥改性土室内外试验，分析总结出改性土的特性从而提高施工工艺的有效性。 首先，水泥改性土的掺法；根据SL237-1999《土工试验规范》要求，水泥改性土采用质量干 掺法，干掺法从当前拌合的含水率中没有扣掉室内做标准曲线风干含水率，这样无形中减少 了水泥用量。根据NSBD-ZXJ-4-02《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工监理实 施细则》要求，水泥改性土采用湿掺法，湿掺法从当前拌和的含水率中扣掉室内做标准曲线 的风干含水率，这样无形中增多了水泥用量，两种试验方法的检测结果如下： 表1 水泥改性土干掺法和湿掺法实验结果对比 注：W--表示被改性土在改性拌合前含水率20.8% W0---在室内做水泥改性土标准曲线是土料的风干含水率3.2% 通过表3.1两种试验结果表明：1）选择干掺法还是湿掺法，主要由工程性质要求而选择。2）在满足质量的前提下，对盈利目的施工单位来说，选择干掺法降低成本，取得更大的利润。 对必须确保质量业主来说，选择湿掺法。3）南水北调工程是举世瞩目、造福子孙后代特殊 工程、质量和技术要求更加严格性，必须选择湿掺法。 1、水泥改性土水泥掺量的确定 南水北调镇平一标土料填筑主要来源于三个料场，一是渠道开挖段渠道可利用土；二是寺后 张土料场；三是张林于河土料场。三个料场均采用普通硅酸盐水泥P.O 42.5对素土进行水泥 改性。素土及改性土的物理性试验成果见表2、图1。 表2 改性土水泥掺量试验结果表 图1 素土自由膨胀率与水泥掺量变化曲线图 水泥作为化学固化剂能有效的改善膨胀土的膨胀性和收缩性。对不同的掺量的水泥改性膨胀 土进行自由膨胀率试验得知，土料随水泥掺量的增加，膨胀性能逐渐减小，胀缩特性逐渐降低。在确定最优水泥掺量后，水泥改性弱膨胀土自由膨胀率下降最多可达到20%。对最优水 泥掺量的改性土和素土击实的比较可以得知，掺水泥后的最大干密度大于素土的最大干密度。 2、室内标准击实（最大干干密度及最优含水）确定 根据SL237-1999（击实试验）可确定，材料的最大干密度。在求得各干密度和含水量后，以 干密度为纵座标，含水量为横坐标，绘制干密度与含水量的关系曲线，曲线的上峰值的纵横 坐标分别为最大干密度和最佳含水量，如曲线不能给出明显的峰值点，应进行补点或重做。 应该注意的是，在施工中，经常会见到把击实出最大的一个干密度和其对应的含水量作为最 大干密度和最佳含水量的现象。这与规程要求相勃，这是影响压实度的一个因素，为此，在 击实过程中，击实仪的容积是否标准，击实锺在使用过程中因磨损质量减轻或因修理而增加 重量，落距是否标准以及在人工击实过程让锺自由下落修而是否平整等到都可能造成各干密 度的变化，从而影响最大干密度和最佳含水量的变化。使确定的最大干密度过大或过小。最
石灰、水泥及砂改性膨胀土工程特性的试验研究
石灰、水泥及砂改性膨胀土工程特性的试验研究 李东森;夏熙临;陈丛丛;张俊峰;邹维列 【摘要】The hazard preventing of expansive soil has been one of important issues in geotechnical engineering area,and mixing modifying materials with expansive soils is the important method improving engineering characteristics of expansive soiL In this study,an expansive soil,obtained from Jingzhou,Hubei Province,China,was mixed with lime,cement and sand respectively,and the laboratory tests were conducted to measure the physical property, the swelling-shrinkage property and sheer strength of the modified expansive soiL On the basis of the testing results,the optimum lime,cement and sand contents were determined. Eventually, the effects of lime, sand and cements on the swelling potential and strength of the expansive soil were compared. The results showed that lime and cement were better than sand in reducing the swelling potential and increasing the strength of the expansive soiL The testing results provide important references for the rational choose of modifying materials in engineering practice.%膨胀土灾害治理一直是岩土工程界的重要课题之一,掺加改性材料是改善膨胀土工程特性的重要方法.制作掺加不同比例的石灰、水泥以及砂的改性膨胀土试样,通过物理性质试验、膨胀性试验和强度试验结果的比较,确定三种改性材料的最佳掺比.在此基础上,进一步比较三种改性材料最佳掺比下对膨胀土的改性效果.试验结果表明,水泥和石灰比砂能更好地减小膨胀土的膨胀率,提高膨胀土的强度.研究结果为工程实践中改性材料的合理选择提供了重要参考.
水泥改良膨胀土无侧限抗压强度试验研究
水泥改良膨胀土无侧限抗压强度试验研究 唐云伟;童磊;张国栋;杨俊 【摘要】结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建项目,利用水泥对沿线广泛分布的膨胀土进行改良处理,通过一系列的室内试验,研究水泥掺量以及养护龄期对改良膨胀土无侧限抗压强度的影响规律,试验结果表明:(1)水泥掺量对改良膨胀土无侧限抗压强度有显著的影响,水泥掺量小于7％时,无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而迅速增长,当水泥掺量继续增加时,无侧限抗压强度增长速度变缓;(2)随着养护龄期的增加,改良膨胀土无侧限抗压强度逐渐增大,但强度主要来自于前14d的养护;(3)综合考虑各方面的因素,建议水泥掺量控制在7％左右. 【期刊名称】《淮阴工学院学报》 【年(卷),期】2013(022)003 【总页数】5页(P26-30) 【关键词】膨胀土;水泥;无侧限抗压强度;养护龄期 【作者】唐云伟;童磊;张国栋;杨俊 【作者单位】宜昌市交通运输局,湖北宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002 【正文语种】中文 【中图分类】TU525
0 引言 膨胀土在我国的分布范围很广，是一种吸水膨胀、失水收缩的特殊粘土，主要由强亲水性矿物伊利石和蒙脱石组成。一般承载力较高，具有超固结性、崩解性以及浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，工程性质极不稳定，因此在现行的公路设计规范中，膨胀土被列为D类填料，规定不能直接作为路基填料。膨胀土路基常见的病害有:路基沉陷、基床翻浆冒泥、下沉外挤、路肩鼓胀、边坡滑塌等，这主要是由于膨胀土承载力不足，外荷载超过了自身所能抵抗的极限强度。因而，如何对膨胀土进行改良处理，使其强度指标达到路用要求成为了亟待解决的问题之一。工程中常用的膨胀土处理方法可归结为物理改良和化学改良两大类，其中化学改良方法是在膨胀土中掺入石灰、水泥、粉煤灰或合成固化剂等材料，通过一系列的化学反应改变膨胀土的不良工程性质，使其达到路基填料的标准。近年来水泥改良膨胀土在高速公路路基工程中被广泛应用，具有较好的研究及应用前景。 表征水泥改良膨胀土的强度指标有:加州承载比(CBR)、抗剪强度、回弹模量以及无侧限抗压强度等。目前，国内外学者针对各改良材料下膨胀土的CBR值、回弹模量、抗剪强度的变化规律做了大量研究，研究发现:水泥改良膨胀土的抗剪强度、CBR值以及回弹模量与水泥掺量、养护龄期呈正相关性，改良效果较好。但对水泥改良膨胀土无侧向抗压强度的研究相对较少，无侧限抗压强度是指试件在无侧向压力的条件下，抵抗轴向压力的极限强度，是进行路基设计的主要力学参数之一。本文结合湖北宜昌小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程，拟采用掺入一定量的水泥这一化学改良方法来提高膨胀土的无侧限抗压强度，探讨水泥掺量养护对水泥改良膨胀土无侧限抗压强度的影响。通过大量的室内试验，深入分析了改良膨胀土无侧限抗压强度随水泥掺量及养护龄期的变化规律，对膨胀土地区公路路基设计及施工提供一定的参考和指导。
广州绕城公路小塘至茅山段膨胀土路段病害分析及改性材料试验成果论文
广州绕城公路小塘至茅山段膨胀土路段病害分析及改性材 料试验成果 【摘要】结合已有的研究成果和广州绕城公路小塘至茅山段的实际情况，对该段路基膨胀土进行了改性材料选择试验和改性土的常规试验、强度试验、膨胀试验研究。研究认为改性材料采用当地易购的石灰，通过按不同的比例掺灰量进行试验得出最佳掺灰量在7%左右。试验证明已改性土的稠度、胀缩性、强度等指标均得到较大幅度的改善。能够满足工程实践的要求。利用石灰处治膨胀土改性效果较水泥好，且经济性高。 【关键词】膨胀土分析；改性材料的选择；改性试验成果 引言 拟建广州绕城公路小塘至茅山段路线整体走向由西向东呈弧形展布，西南起于三水市东侧小塘、线路终点在茅山新庄附近，与广清高速公路及珠江三角洲经济区环型公路北二环段相连接。 由于膨胀土对路基或其它拟建物均有不同程度的危害，因此，膨胀土是本次工作中较突出的工程地质问题。本项目膨胀土路段主要分布于乐平及乐平以西地段的第三系剥蚀残丘及平缓丘陵地带，为上第三系（n）粘土岩、砂质泥岩类地层及其残坡积物，呈棕红色、棕黄色、局部为灰白色，风化产物为亚粘土、粘土，含砂及角砾，厚度变化较大，一般在坡脚相对较厚，钻探揭示最大厚度为8.70m。全线膨胀土路基主要分布有七段，累计长度为5.02km。据膨胀土土工试验结果，其自由膨胀率一般在28－96％之间，胀缩总
率介于0.86 ～6.98%之间，多属弱－中等膨胀土，其中k53+872～k54+596段属中－强膨胀土路基。 膨胀土对建设中、运营中的道路均能造成一定的危害。因此,对膨胀土区域公路施工提出了高标准和高要求，也需要应用特有的技术消除或抑制其胀缩性，进而确保道路路基的质量和安全运营。试验方案根据原状土的胀缩性指标，进行改性试验。制备土样的含水量和容重分别选取原状土的指标平均值，试样采用静压成型，养护1周，每个试验并行做3个，取平均值，测定各试样膨胀率。对各种改性材料和设计配合比配制的改性土进行了常规试验、强度试验、膨胀试验研究。目的是找出最佳添加剂和改性材料掺量，以及膨胀土改性后的路用性能。 1 膨胀土的矿物成分 膨胀土之所以有膨胀性，是由于土中含有亲水的粘土矿物，如蒙脱石、伊利石等。膨胀性，实质上是这些粘土矿物晶格中的水，随雨季和旱季、丰水年和枯水年的湿度变化而增减所致。膨胀性能的大小取决于这些亲水粘土矿物在粘性土中的含量高低。含量越高，胀缩性越大，反之，则越小。 2 影响膨胀土性能的因素分析 膨胀土的胀缩性能，除与粘土矿物含量多寡有直接关系外，尚与膨胀土体的含水量、厚度及埋藏或出露条件密切相关。 2.1 含水量的影响分析： 土体的含水量决定吸水量的大小，在膨胀范围内，膨胀率与吸
浅谈膨胀土改良方法
浅谈膨胀土改良方法 摘要：膨胀土一直以来就是困扰水利工程施工的一项世界性难题。由于地质条件的不同，膨胀土的处理改良方法也各不相同。本文是在大量膨胀土改良相关文献的基础上，概括总结了近年来膨胀土改良的常用方法，对石灰、粉煤灰及阳离子添加剂等改良方法进行了详细的阐述，并指出了当前膨胀土处理方面所存在的问题。 关键词：膨胀土；改良；方法 0引言 膨胀土是土中粘粒成分，主要由亲水性矿物（如蒙脱石、高岭石等）构成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。其性质极不稳定，常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，危害性很大。目前，膨胀土改良方法的研究主要有物理方法改良、化学方法改良、生物技术改良等。 1 物理改良方法 1.1 包边法 包边法填筑膨胀土路堤是在堤身两侧用正常土包边，直接用开挖膨胀土填芯的一种经济环保的路基修筑方法。膨胀土遇水后强度大大降低，但是在干燥时膨胀土有较高的强度，所以只要控制水分不进入膨胀土区域即可保证膨胀土强度的稳定性和安全性，从而保证路基的稳定和安全营运。 1.2 掺纤维法 掺纤维改良膨胀土是往膨胀土中加入人工纤维，其改良机理是由于基体吸水膨胀时，纤维和基体的界面产生切应力，从而限制膨胀土体的进一步膨胀变形，对土体起到约束作用。利用土中添加纤维起加筋作用，能有效抑制膨胀土的膨胀，减少膨胀土的膨胀力和膨胀率，显著提高土体无侧限抗压强度、凝聚力和内摩擦角。纤维对膨胀土收缩性质有明显改良，可显著降低纤维土的收缩性。 1.3 风化砂改良法 将风化砂按照一定的配合比例掺入膨胀土中，经过拌合之后形成改良土样，根据改良理论和实验研究，综述掺砂改良膨胀土的机理主要有：（1）增大了膨胀土中粗颗粒含量，达到减小膨胀量的效果；（2）改变了膨胀土的密实特性，增大空隙率，减小膨胀土的膨胀量；（3）增大了膨胀土颗粒与颗粒之间的摩擦力，利用颗粒与颗粒之间的摩擦力抵消一部分膨胀力，达到降低膨胀量的效果；（4）增大初始含水率，使膨胀土在施工时处于一个高含水率状态，从而达到降低膨胀量
49、膨胀土的试验方法与治理措施(第12期)
工艺参数如下： 墙体轴线血于堤顶中心线内侧1.0m处，除了围堤起点和终点接头处采用旋喷连接外，其余均采用摆喷对接，钻孔孔距为1.5m,奇喷灌浆分二序施工，I序摆喷60°, II序摆喷36。。墙体设计最小厚度0.30m,渗透系数K^lxl0-6cm/s,深度根据地质资料，以保证防渗板墙的防渗效果，深入不透水层③淤泥质粘土层下2.0m,顶部至堤顶高程。摆喷结构图见图1,施工工艺参数表详见表1。 图1摆喷结构图 表1施工工艺参数表 项目卷数值项目参数值高压泥浆泵I序M 提升速度 1 序13-15 压力/MP A II 序38 (cm/min)II 序11-12 摆动次数(ft/min)8-12 水泥浆比重 1.45-1.55 (4)效果分析与结论 根据有限元分析计算，设置防渗墙后，单米渗流量约为0.04m3/d o逸出点坡降为0.08,小于粉砂的允许坡降0.3,渗流满足要求。防渗墙施工后, 经观测数据分析，防浚墙的质墩及防渗效果达到设计要求。 防渗墙有效截断了水下充砂管袋之间的搭接通缝，增加了堤身粉砂土的渗径，起到了防渗的作用，为水库堤坝的安全提供了有效的保障。 2.2南通中远船务启东海工基地卿坞坞口图堰工程 (1)工程概况 南通中远船务海工坞位于南通中远船务启东海工基地的下游，船坞施工时需开挖至高程- 12.05m (国家85高程系，下同)，并且坞口前沿线位于长江堤防位置，.因此需建施工临时围堰一座。本工程采用聚炳烯编织袋充填土斜坡式围堰结构熨式。 (2)地形地质> 拟建场地屈长江三角洲冲积平原的前缘地带, 地势平坦，从区域上看略有起伏，呈北高南低，由西北渐向东南海滨倾斜，地面高程1.00- -14.00m。地层为第四纪松散沉积物，主要由粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粉砂组成。 (3)奇压喷射灌浆作为防渗设计施工 闹堰为聚丙烯编织袋充填土均质坝体，围堰顶高程为5.80m,其内侧船坞施工时需开挖至- 12.5叫外侧为设计水位4.54m时，两侧水头差最大时超过17m。根据渗流计算得知，围堰内侧基坑坡面渗流岀逸坡降为0.74和基础面出逸坡降@62, 均超过地基土层允许坡 降，单米渗流量为0.55m3/d,渗流不满足规范要求。为了 有效阻断江水通过围堰堰身和堰基向坞口基坑内渗透， 滅少基坑内的渗水址，确保船坞基坑开挖到设计标高 时, 基坑内不产生流土和管涌等现象。在囤堰轴线外侧 1.50m的位置布设高压喷射防渗墙。 高压喷射防渗墙也采用新二管法施工工艺，采用 单排两序孔，摆喷型的连接形式，I序摆喷60°, H序摆 喷36%孔距 1.5m,防渗墙墙顶标高为 5.0m,底高程- 18.0m,厚为0.30m,渗透系数Kw 1 x 10"6cm/So (4)效果分析与结论 在围堰施工和运行期间，对围堰各主要项目进行 实时安全监测。防渗墙防渗效果良好。田堰运行状况 良好，圆满完成任务。 3结语 高压喷射灌浆技术有以下优点：一是工艺先进； 二是适用范围广；三是工效高；四是造价较低。目前该 技术已被广泛应用到水利工程的防渗中，比如刚刚新 建成的上海青草沙水源地水库围堤工程，即在编织袋 装砂围堤结构中运用高压喷射灌浆防渗墙进行防渗处 理。 (摘自王永庆等文辛) 双对数坐标上具有线性关系的特 性来进行的。使用圆锥质量为100 g的液塑限联合测 膨胀土的试验方法与治理描施 1试验方法研究法等，推荐采用烘干法测定。 (0测定含水率：含水率测定的方法有许多(2)界限含水量测定：液、塑限联合测定法是 种，有比重法、烘干法、碳化钙气压法和酒梢燃烧依据圆锥仪的圆锥人土深度结合其相应的含水率在 • 12・