水泥改良红粘土击实试验研究

盘霞 黄强

【摘 要】红粘土具有高含水率、高液塑限和收缩后容易产生大量裂纹的特点，是工程性质比较差的土，不适用于填筑。该文通过在红粘土中掺入不同比例的水泥用以改良红粘土的填筑性能，得出水泥可以改良红粘土填筑性能的结论，并给出水泥改良红粘土的最佳配比。当水泥掺量为5%时，水泥改良土的最大干密度达到最大值，从压实的角度考虑，水泥改良红粘土最佳水泥掺量为5%。

【关键词】水泥；改良；红粘土；击实试验

中图分类号： TU446 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）27-0084-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.037

【Abstract】Red clay has the characteristics of high water content， high liquid plastic limit， and a large number of cracks after contraction. It is a relatively poor soil of engineering nature and is not suitable for filling. By adding different proportion of cement to the red clay to improve the filling performance of the red clay， the conclusion that the cement can improve the filling performance of the red clay is obtained， and the best ratio of the improved red clay is given. When the cement content is 5 %， the maximum dry density of the cement improved soil reaches the maximum. From the perspective of compaction， the best cement content of the cement improved red clay is 5 %.

【Key words】Cement； Improve； Red clay； Fixing test

0 引言

红粘土广泛分布于我国西南地区，它是碳酸盐岩类风化后，堆积或者搬运形成的产物。高含水率、高液塑限、高压缩性，失水产生大量的裂缝是红粘土的显著特点。由于红粘土具有这些特点，导致红粘土作为路基填料或者回填时，难以压实，容易产生大量的裂缝，红粘土路基病害比较多。但是因为红粘土分布广泛，筑路时常常经过红粘土分布地段，不论架桥或者换填都会产生大量的费用，投资较大，所以人们经常往红粘土中添加一些材料来改良红粘土，来提高红粘土的填筑性能，避免红粘土路基病害的发生。水泥具有遇水胶结、凝聚的特点，把水泥添加到红粘土当中，其能与红粘土发生化学反应，填充红粘土中的空隙，降低红粘土的含水率，从而使红粘土得以压实，能避免失水收缩产生裂缝的病害。本研究通过在红粘土中掺入不同比例的水泥，用室内击实试验的方法来研究掺水泥改良红粘土的填筑性能，来寻求添加水泥的最佳配比。[1-8]

1 试验方法

在进行本试验前，应测定红粘土的天然含水率、液塑限、最优含水率等，以上试验参数获得后再进行本试验。

本试验依据《土工试验规程》（SL237-1999）中击实试验规程进行[9]，具体步骤如下：

（1）试样制备。本试验分别往红粘土试样中掺入0%、3%、5%、7%、9%的水泥进行5组试验。每组试验分别制备含水率差值为2.5%的试样5个，其中第三个试样的含水率接近最佳含水率（最佳含水率大概等于塑限含水率，试验前应先测定试验所用红粘土的最优含水率），其余试样类推加水，试样加水后拌匀焖置一天。

（2）把轻型击实筒擦干净，稱重，记录击实筒的体积和重量。

（3）用轻型击实仪分层击实试样，刮平后称量试样与筒总重。

（4）用脱模仪把试样推出，从中间挑出适量试样测定试样的含水率。

（5）数据处理。[9]

2 试验数据分析

试验可直接测得试样的含水率，密度可以通过质量除以密度求得，根据含水率和密度可以求得试样的干密度，以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，曲线上峰值点的纵横坐标分别表示该击实试样的最大干密度和最优含水率，类似图1这样的曲线，称为击实曲线。[9-11]

当红粘土不掺水泥时，试样的干密度与含水率的关系曲线显示，曲线的顶点，红粘土的最大干密度为1.76g/cm3，最大干密度对应的最优含水率为17.2%。由此可见，这时红粘土的最大干密度并不大，红粘土的最优含水率比较高，这与红粘土的高压缩性和高液塑限特点是接近的。

当水泥掺量为3%时，试样的干密度与含水率关系曲线显示，混合土样的最大干密度为1.80g/cm3，对应的最优含水率为14.8%。由此可见，当往红粘土中掺入3%的石灰时，红粘土的最大干密度有所增加，最佳含水率变小，随着水泥的加入，红粘土的性质得以改变。

图1水泥掺量为5%时，干密度与含水率关系曲线图。图中显示，当水泥掺量为5%时，最大干密度为1.82g/cm3，对应的最优含水率为16.2%。由此看见，当往红粘土中掺入5%的石灰时，红粘土的最大干密度比掺3%的水泥大，但最佳含水率没有减小。

当水泥掺量为7%时，干密度与含水率关系曲线图显示，混合试样的最大干密度为1.76g/cm3，对应的最优含水率为11.5%。由此，当往红粘土中掺入7%的石灰时，最大干密度比掺5%的水泥小，最大干密度并不随着水泥掺量的增加而增加。也就是说，用水泥改良红粘土，过多地掺入水泥，并不能改良红粘土的填筑性能。

当水泥掺量为9%时，干密度与含水率关系曲线显示，混合试样的最大干密度为1.78g/cm3，对应的最优含水率为16.5%。由此可见，当往红粘土中掺入9%的水泥时，最大干密度与掺7%的水泥相差不大，且都比掺5%的水泥要小。再次证明，过多地掺入水泥，并不能改良红粘土的填筑性能。

综上所述，水泥掺量分别为0%、3%、5%、7%、9%的试样，它们的最大干密度分别为1.76g/cm3、1.80g/cm3、1.82g/cm3、1.76g/cm3、1.78g/cm3，对应的最优含水率分别为17.2%、14.8%、16.2%、11.5%、16.5%。从这些数据上看最大干密度并不随着水泥掺量的增加而增加，其中当水泥掺量为5%时，最大干密度最大。最佳含水率随着水泥掺量的变化，并没有呈现出规律性。因此，从压实填筑方面考虑，掺水泥改良红粘土的最佳配比是5%。从而也证明了往红粘土中加入一定量的水泥是能够改变红粘土的压实性能，但是不是水泥添加越多，改良效果最好，水泥掺量为5%是最佳配比。

3 结论

（1）水泥能改良红粘土的填筑性能，可以进一步进行现场试验。

（2）往红粘土中添加5%的水泥，红粘土的最大干密度可由1.1.76g/cm3增大到1.82g/cm3。由此可见，水泥改良红粘土的压实性能，效果良好。

（3）在本试验的基础上，可以进行更多样化研究水泥改良红粘土的试验。

【参考文献】

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