水泥掺量对盐渍土的力学性能影响

亚坤江·吐拉买提

（新疆西域公路工程有限责任公司，新疆 乌鲁木齐830000）

0 引言

我国西北地区分布着大量的盐渍土，由于盐渍土中含有大量的盐碱成分，这些成分在遇水后会快速溶解，从而导致土的性质发生很大的变化，其强度指标也会出现明显改变。当盐渍土作为路基土使用时，若盐泽土路基长时间浸水，由于盐碱成分的快速溶解，在行车荷载作用下，很容易出现地基下陷等病害[1]。此外，对于含有大量硫酸盐盐渍土的地区，在温度和湿度的作用下，路基土将产生不同程度的体积膨胀，对道路的通行能力产生直接的影响。由于不同盐渍土地区含盐成分不同，工程特性有很大的差异，目前国内外主要研究通过掺入石灰以及二灰的方式增强盐渍土的强度[2-3]，进而改善盐渍土的力学性能。然而，由于石灰及二灰强度增长速度较慢，致使改善后的盐渍土前期稳定性不足。鉴于此，本文通过掺入不同掺量的水泥对盐渍土路基进行增强，分析并评价其力学性能，从而为今后的研究及应用提供一定的参考。

1 原材料及试验方案

1.1 原材料

水泥：采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。盐渍土：试验盐渍土取自江苏临海高等级公路，含有氯盐和硫酸盐。盐渍土的性质指标如表1所示。

表1 盐渍土的性质指标

1.2 试验方案

取现场土样，分别掺入不同用量的42.5 级普通硅酸盐水泥，根据《公路无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ 057—94）成型试件，并在规定养护龄期内测试改善前后盐渍土的黏聚力、内摩擦角、无侧限抗压强度，并对其进行分析和评价。水泥掺量和土样性质见表2。

表2 水泥掺量和土样性质

2 试验过程及结果分析

2.1 低温剪切应力测试

土的抗剪强度是指土体抵抗外界荷载作用所产生的剪应力。当土体受到荷载作用时，土体内部发生了移动，便认为该土体发生了剪切破坏，此时的强度值即为土体的抗剪强度。通过抗剪强度试验可以得到土的黏聚力和内摩擦角，它是设计和施工过程中的重要指标[4]。

前期的研究成果表明，盐渍土的盐胀温度主要在-10～10℃之间[5]，土体盐胀后，容易出现应力集中现象，易造成路基路面快速破损。采用规范中要求的直剪试验测试方法，不能很好地反映出土中易溶盐对土体抗剪强度的影响。因此，为了更好地模拟改善后盐渍土的抗剪能力，本文采用低温直剪试验，通过对试件进行预先养护，使其易溶盐结晶之后再对其进行直剪试验，测其黏聚力和内摩擦角，以此来对盐渍土的抗剪强度进行评价。

将预先养护的盐渍土试件经过0℃降温处理后，放在直剪仪上进行直剪试验。不同水泥掺量下盐渍土剪应力试验结果如图1、图2所示。

以上研究结果表明：

（1）在0℃时，随着盐渍土含盐量的增加，其黏聚力和内摩擦角均有所减小，且随着含盐量的增加，降低幅度逐渐增大；

图1 黏聚力测试结果

图2 内摩擦角测试结果

（2）盐渍土的黏聚力和内摩擦角都随着水泥掺量的增加而增大，掺加4%水泥的盐渍土其黏聚力和内摩擦角增长幅度最大，而随着水泥用量的进一步增加，黏聚力和内摩擦角增大幅度相对减小。

综上所述，掺入水泥后盐渍土的黏聚力和内摩擦角有明显的提高，当水泥掺量为4%时，黏聚力和内摩擦角的增大幅度最为明显。

2.2 无侧限抗压强度试验

本试验依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ 3057—94）进行无侧限抗压强度试验，采用静力压实法制备试件。在标准条件下养护至规定龄期后，对其强度进行测试，试验结果如图3所示。

图3 水泥掺量对不同龄期土的抗压强度影响测试结果

通过图3可以得出如下结论。

（1）不同盐渍土土样在通过掺加水泥改善后，其无侧限抗压强度均随着养护龄期的增长而增大，且水泥的掺量越大，盐渍土的抗压强度越高。

（2）水泥掺加之前，土的强度随龄期变化较小，90d 抗压强度与28d 抗压强度几乎相同，说明盐渍土作为路基填料时若不经过处理，抗压强度太低，不能直接使用。

（3）经水泥改善后的盐渍土路基无侧限抗压强度得到显著提高。与2%水泥掺量下盐渍土的抗压强度相比，4%水泥掺量下盐渍土的抗压强度明显提高，而随着水泥掺量的进一步增大，抗压强度的变化值有所减小。当水泥掺量为4%时，90d 抗压强度与7d 抗压强度相比大幅度提高。水泥的加入使得盐渍土的7d 强度大大提高，与未加入水泥的盐渍土相比，强度明显增大，这说明经水泥改善的盐渍土具有较高的早期强度。

3 结论

水泥的加入能够显著影响盐渍土的力学性能。在0℃时，随着水泥掺量的增加，盐渍土的抗剪性能逐渐增强；水泥的掺入能够使盐渍土的抗压强度大幅度提高，盐渍土抵抗外部荷载以及变形的能力逐渐增强。因此，在工程应用中，可以根据实际条件选择合适的水泥掺量来加固盐渍土路基。

[1] 王志伟. 高地下水位盐渍土地区路基维护[J]. 路基工程，2004，114（3）：54-55.

[2] 郑卫华.石灰稳定盐渍土抗冻性能试验分析[J].交通标准化，2012（11）：42-44.

[3] 王志伟.二灰稳定盐渍土无侧限抗压强度研究[J].交通标准化，2012（22）：8-12.

[4] 魏汝龙.软粘土的强度与变形[M].北京：人民交通出版社，1987.

[5] 高江平，李芳.含氯化钠硫酸盐渍土盐胀过程分析[J].西安公路交通大学学报，1997，17（4）：19-24.