水泥黏土的抗剪强度试验研究

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1、第6期（总第189期）No.6(SerialNo.189)2016年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2016DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2016.06.027水泥黏土的抗剪强度试验研究12袁意超，王晓伟（1.上海交通大学附属中学，上海200439；2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092)摘要：在软土地区修建道路桥梁等工程结构物时，需要采取特殊措施提高地基承载能力，而在黏土中掺和水泥是一种简单可行的工程措施，但已有文献对于抗剪强度研究较少。为探寻水泥黏土混合物的剪切强度

2、特性，制作一批水泥黏土试饼，采用快剪试验方法，通过试验数据分析得水泥黏土的剪切强度与黏土、水、水泥混合比例关系，以及短期水泥凝固时间关系。结果表明，水泥黏土的抗剪强度与龄期、竖向压应力呈明显正相关，而与含水率、水灰比呈一定程度的负相关。关键词：水泥；黏土；抗剪强度；试验中图分类号：U414.150.1文献标志码：A文章编号：1004-4655（2016）06-0086-03软土地基竖向和水平承载能力较小，对工程结4块试饼，进行不同竖向压力下的剪切实验。图1构不利。因此，在软土地基修建道路、桥梁等工程为制作完成的水泥黏土试饼。结构时，需要采取特殊措

3、施提高地基承载力。水泥表1水泥黏土试饼配合比具有结硬快、施工方便、强度高等特点被广泛应用黏土含水率水灰比龄期黏土∶水∶水泥（黏土∶水）/%（水∶水泥）于工程中。0.4∶01∶0.4∶040水泥对黏土的改良效果，国内已有一些研究。6h5∶01∶0.4∶0.08文献[1-4]分别采用水泥对云南、湖南等地的黏土进505∶01∶0.5∶0.10.4∶01∶0.4∶0行加固，并对抗压性能的变化进行试验研究；文献[5]5∶01∶0.4∶0.0840则采用水泥对垃圾土进行改良并研究抗压强度。文2.5∶01∶0.4∶0.1618h1∶01∶0.4∶0.4献[6]

4、采用直剪仪器，对加筋土工织物黏土层进行剪5∶01∶0.5∶0.1切强度试验研究，文献[7]采用快剪试验方法，对贵502.5∶01∶0.5∶0.21∶01∶0.5∶0.5州石漠化地区红黏土的抗剪强度与含水率之间的关系进行研究，但这2个研究并未涉及水泥黏土。本文对黏土水泥混合物进行一系列室内土工实验，通过制作一定数量的黏土水泥试饼，进行直剪试验得到剪切强度，通过数据分析得到剪切强度与黏土、水、水泥混合比例、短期水泥凝固时间的关系，为软土场地承载能力改良提供依据。1试验方案设计试饼制作方法为：利用电子天平和量杯，准确计量干黏土、水、水泥的比例，并混合均

5、匀，再利用环刀制作试饼，放置一旁备用。图1水泥黏土试饼表1列出所有试饼的配合比，每一配合比制作待试饼放置一定时间后，利用ZJ-2型应变控制式直接剪切仪，采用快剪方法，进行各试饼的剪收稿日期：2016-10-12切试验。图2即为一个试饼的剪切破坏照片。第一作者简介：袁意超（1999—），男，高中生。抗剪强度确定方法：在给定垂直压力作用下，86袁意超，王晓伟：水泥黏土的抗剪强度试验研究2016年第6期施加剪切力，测得剪应力与位移的关系曲线，从曲360线上找出试饼极限剪应力作为该竖向压力下抗剪300强度。本文采用4个竖向压应力进行剪切实验，即50kPa

6、、100kPa、200kPa、300kPa。240τ/kPa18050kPa剪应力120100kPa200kPa60300kPa002468剪切位移/mm图4龄期18h，水灰比5剪切应力-剪切位移关系曲线图2试饼剪切破坏照片3602试验结果分析300本文基于40个试饼的快剪试验数据，重点对240不同龄期、不同配合比试饼在不同竖向压应力下的τ/kPa剪切应力-剪切位移的关系，以及不同龄期、不18050kPa同配合比试饼的剪切强度-竖向压应力关系进行分剪应力100kPa120析，从而得到不同水泥用量对水泥黏土试饼抗剪强200kPa60度的改良效果。3

7、00kPa2.1剪切应力-剪切位移关系曲线分析002468图3是不同竖向压应力下水泥黏土试饼的剪切剪切位移/mm图5龄期18h，水灰比2.5剪切应力-剪切位移关系曲线应力-剪切位移关系曲线，图中结果表明，当龄期一定，黏土、水、水泥比例一定时，水泥黏土试饼360的抗剪强度随竖向荷载的增加而增加，最大剪切位50kPa300移随竖向荷载的增加而增加。通过图3与图4的比100kPa较可发现，随着龄期的增加，剪切强度显著增加。240200kPaτ/kPa通过图4、图5、图6的比较又可看出，随着水灰300kPa180比的减小，即水泥用量增加，剪切强度也会显著

8、增剪应力加，水灰比达到5时对黏土的剪切强度起到很好改120善作用。60360030002468剪切位移/mm240图6龄期18h，无水泥