低温环境下水泥搅拌饱和黄土强度特性及复合地基承载特性研究

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1、低温环境下水泥搅拌饱和黄土强度特性及复合地基承载特性研究1绪论1.1课题研究背景及问题的提出近年来，水泥搅拌土作为一种新型的建筑材料，水泥土搅拌桩作为一种地基处理的方法在国内被广泛的应用。20世纪30年代起，水泥搅拌土就开始被用于加固地基，并作为一种比较经济的路面基层材料很快被广泛用。在美国水泥土被广泛应用于低等级道路工程中，使用效果相对较为理想。20世纪60年代，美国用水泥土填筑护坡，建成了麦锐特大坝和堪萨斯州切尼大坝[1]。我国从20世纪70年代初开始对水泥土进行试验研究、应用并推广，许多单位相继开展了水泥土的

2、应用研究工作，较为深入地研究了该建筑材料的基本物理力学特性。以水泥浆为加固材料采用深层搅拌技术加固软土地基，形成了具有水稳性和足够强度的整体地基土，水泥土搅拌桩加固软土地基的技术已经得到广泛的应用[1]。水泥搅拌土性能与地基加固效果有紧密的联系，影响水泥搅拌土强度的因素比较多，包括水泥强度等级、品种、养护龄期、掺量、养护条件等，其中水泥品种影响水泥搅拌土的力学特性、抗腐蚀性能及耐久性。随着我国经济的迅速发展，交通便利的要求越来越高，交通建设的发展也越来越快，从而软土地基处理也成为一个备受关注的焦点。软土一般是指主要

3、由细粒土组成的孔隙比大（e>0.1）、天然含水率高（Pa-1）、强度低(cu<30kPa)和具有灵敏性结构层的土层。软土包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土等。其中孔隙比大于1.5的称为淤泥，孔隙比小于1.5的称为淤泥质土。软土广泛分布于我国沿海、沿湖、沿河地带；软土具有孔隙比大、压缩性高、天然含水率高和强度低的特点，在其上修建铁路、公路等建筑物时，很容易产生路堤失稳或过大的沉降而引起路基等建筑物的破坏问题[2]。..1.2课题研究的目的及意义研究低温水中养护、低温水中养护与室内水中养护相结合及冻融循环三

4、种不同养护条件下水泥搅拌饱和黄土无侧限抗压强度的变化，并与室内水中养护的水泥搅拌饱和黄土无侧限抗压强度的变化进行比较，分析水泥搅拌饱和黄土的强度形成机理，总结试验成果并回答在低温或负温条件下是否能够开展水泥土搅拌桩的施工，为今后的水泥土搅拌桩的低温条件下能否施工提供可靠的依据。无侧限抗压强度是衡量水泥搅拌土加固效果的一个重要指标，其大小直接影响水泥搅拌土加固地基的承载力。本文主要从水泥粉煤灰（二灰）掺量、龄期、养护方式及含水率等几方面的影响因素着手研究水泥搅拌饱和黄土的无侧限抗压强度。水泥土是指水泥作固化剂，土为主

5、要材料加水拌合而成的一种具有一定强度的混合物[3]。目前国内外许多专家、学者对水泥搅拌土的研究也比较多，同时对其强度变化的研究也比较多，但对饱和黄土地基加固处理的研究相对较少，尤其是温度对其影响的研究就更少。对于不同的土体中所含的成分不同，水泥搅拌饱和黄土强度形成增长过程中的影响因素也比较多，例如PH值、盐分、含砂情况、有机质含量、养护条件、养护温度等等都是影响水泥搅拌饱和黄土强度的重要因素。对于低温条件下水泥搅拌土，即使前人已经对其冻融循环的条件下强度变化的研究比较多，但大多数研究都是在水泥搅拌土具有一定强度之后

6、再进行冻融循环研究其强度衰减问题，并且对于不同区域的土体，其所含的化学成分不同，强度增长规律也不同，因此此次研究很有必要性，还需要更深入的研究，才能更深刻的了解该区域的土体的力学特性，为今后的类似土体的冬季施工提供参考价值。2水泥搅拌饱和黄土的强度形成机理及饱和黄土物理力学指标2.1水泥搅拌饱和黄土的强度形成机理在水泥搅拌饱和黄土加固饱和黄土地基中，由于水泥、粉煤灰的掺量较低（仅占被加固土重量的7%~20%），水泥的物理化学反应都完全是在有一定的活性的土中进行的，所以强度增长比较缓慢，加之受外界温度的影响，强度增长

7、更加缓慢。水泥搅拌饱和黄土是以工点所选取的饱和黄土为基本材料，以水泥为主要掺料，再添加水泥：粉煤灰=2:1的粉煤灰配制而成的一种复合材料。在室内将水泥、粉煤灰与饱和黄土加一定量水拌合均匀，装模、振动密室形成规则的立方体水泥饱和黄土试件，放置于室外养护箱加水自然养护和在冰箱中冻结（有补给水冻结和无补给水冻结）一定时间再在室内水中养护，循环两次（7d龄期的循环一次），固化剂掺料与饱和黄土在此过程中发生一定的物理、化学反应，就具有一定强度和耐久性。本实验主要是研究水泥搅拌饱和黄土在低温水中、低温水中与室内水中相结合和冻融

8、循环条件下其强度变化规律。本次试验所采用的固化剂为粉煤灰和32.5级的普通硅酸盐水泥，其中粉煤灰的主要成分为SiO2和Al2O3，此外还有未燃尽的C，以及CaO、少量的MgO、铁的氧化物、Na2O、K2O、SO3等，硅的含量最高，其次是铝，大多数以氧化物的形式存在的。粉煤灰中含有的SiO2和Al2O3具有火山灰性质，因此，粉煤灰作为建筑材料料被大量的应用于建