季冻区水泥/黏土改良风积沙力学性能试验研究

2021-12-04朱春凤艾化学金玉杰上官云龙罗辉金

河南建材 2021年12期

朱春凤艾化学田伟金玉杰上官云龙罗辉金

1吉林建筑大学土木工程学院（130118）2吉林建筑大学交通科学与工程学院（130118）

0 引言

由于风积沙的不良的特性，考虑到风积沙地区的道路工程以及建筑工程的发展，近年来国内外对风积沙改良的研究逐渐增多。涌现了各种改良风积沙的方式，改良效果明显。吴景芳通过红黏土改良风积沙，根据试验研究表明随着红黏土掺量的增大，风积沙的液塑限及最大干密度随之增大[1]张向东等通过研究风积沙掺入水泥后在负温条件下的动力性能与流变特性得出随着加载次数的增大风积沙改良土的动弹性模量降低，且温度越高，动弹性模量衰减越慢[2]。Horpibulsuk等通过试验研究水泥土的抗剪强度和特定龄期与水灰比之间的关系，并通过数据分析提出相应的经验公式[3]。严伟等还通过无侧限抗压强度试验研究在不同养护温度下对水泥改良风积沙的无侧限抗压强度的影响，结果表明在相同湿度条件下，随着养护温度的升高，水泥改良风积沙的无侧限抗压强度近似成线性降低，强度损失率随着养护温度的升高而升高[4]。为季冻区风积沙改良土工程设计及施工提供依据。

1 试验研究

本试验采用的水泥为425标号水泥，3d的抗压强度为29MPa,28d抗压强度为65MPa。黏土为吉林地区黏土，最佳含水率为25.8%，最大干密度为1.60g·cm3。风积沙基本物理性能指标见表1。

表1 风积沙基本指标

2 水泥和黏土改良风积沙试验

1)根据文献资料及相关工程经验，本研究中风积沙、水泥、黏土具体掺配比例及通过击实试验测得的最优含水率和最大干密度见表2。

表2 最佳含水率和最大干密度

由表2可以看出，在黏土掺量为10%时，随着水泥掺量的增加，改良土的最大干密度随之增大，相比于素土，不同配合比的改良土的最优含水率基本降低，最大干密度增加，这表明，相比于素土风积沙，不同配合比的改良土的击实效果均得到改善。

2)静三轴试验。不同配比的风积沙改良土的剪切峰值强度如图1所示。

图1 养护7d剪切峰值

由图1可知，在掺量一定的情况下，随着围压的增大，剪切峰值强度随之增大，风积沙素土30kPa、60kPa、90kPa围压下剪切峰值强度为64.53kPa、103.8kPa、127kPa，风积沙改良土的剪切峰值均大于素土。在黏土掺量为10%时，随着水泥掺量的增加，剪切峰值强度也随之增加，在黏土掺量10%时，随着水泥掺量的增加，剪切峰值强度增长率在随之降低。剪切峰值强度增加的原因分析为由于黏土的掺入使其自身的黏性特性将风积沙黏结在一起，增强了风积沙的剪切峰值强度，水泥能够增大风积沙剪切峰值强度的原因为水泥发生水化反应生成一种凝胶体，水化反应的进行有效地黏结了各种骨料,使其牢固地结合为一个整体[5]。剪切峰值强度的增长率在逐渐降低的原因分析为过多的掺入水泥，使得水泥不能全部发生水化反应，使得一部分未发生水化反应的水泥发生结团凝聚现象，导致剪切峰值强度增长率降低。

由图2可以看出，在黏土掺量为10%时，随着水泥掺量的增加，风积沙改良土的黏聚力和内摩擦角普遍也在随之增大，素土的黏聚力为12.40kPa,内摩擦角为20.12°，均普遍低于风积沙改良土。在黏土掺量为10%时，随着水泥掺量的增加，黏聚力的增长率出现普遍减小的趋势。