水泥-硅微粉改良盐渍土路基击实试验分析

赵旭东，李慎刚2，唐瑞兆2，李永明

(1.中铁七局第三工程有限公司，陕西 西安 710000；2.东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110004)

引言

在土壤中，当盐的含量>0.3%时，该含盐土称为盐渍土[1]。我国部分地区分布着一定面积的盐渍土，在该地区修建公路时，路基中的盐渍土会使得路基对水分敏感，在寒冷地区容易导致公路产生冻胀、融陷等病害[2]。为了确保盐渍土路基的稳定性和耐久性，必须对盐渍土路基进行改良处理。

在公路路基施工中，需要对路基土进行压实以提高压缩性、降低渗透性、提升路基强度、保障路基的稳定[3]。路基土的干密度是衡量路基土压实性的重要指标。因而在对路基土进行改良处理中，击实试验是盐渍土路基改良处理的必要环节。通过对改良后的盐渍土进行击实试验，可以得出试样的最佳含水量和最大干密度。同时，可以通过击实试验所获得的含水量和干密度来判断土样是否压实。

本文通过对水泥-硅微粉改良的盐渍土进行击实试验与分析，为改良盐渍土的后续试验以及工程应用提供理论指导。

1 试验材料与方法

试验采用水泥和硅微粉作为改良材料对盐渍土进行改良处理。试验配比见表1。

击实试验是用锤对试样进行击实，从而获得改良盐渍土的压实特性。按照JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》规定的无机结合料稳定材料击实试验方法，选用甲类击实方法。试验中，对不同含水量的试样进行击实，然后根据试验获得的试样含水量和干密度数据进行曲线绘制，并采用抛物线对其进行拟合，由拟合曲线及压实度要求判断所需压实度的含水量范围。

表1 改良材料类型和掺量设计

2 试验结果与分析

试验获得的水泥-硅微粉改良盐渍土的最佳含水量和最大干密度见表2。

由表2可知，水泥掺量对最佳含水量的影响较为显著。随着水泥掺量的增加，最佳含水量的增大速率明显高于硅微粉掺量的增加所带来的影响。其原因在于：水泥颗粒对水分子的吸附作用高于土颗粒对水分子的吸附作用。水泥掺入盐渍土中，一部分自由水转变为结合水，为提高水泥改良土的可压实性，就需要更多的自由水来起润滑作用。因此，随着水泥掺量的增大，最佳含水量随之增大。硅微粉对水分子也有一定吸附作用，但是明显弱于水泥。

随着水泥掺量的增多，最佳含水量增长的趋势逐渐减小。说明水泥的掺入会吸附盐渍土中一定量的自由水，但是该吸附能力不会无限增长，而是随着水泥含量的增加呈现一种逐渐减弱的趋势。

表2 改良盐渍土的最佳含水量和最大干密度

对于复合掺加水泥和硅微粉的试样，在硅微粉掺量不变时，改变水泥掺量，最佳含水率的增长速率较单掺水泥有所提升。当硅微粉掺量为6%时，试样A8、A11、A14的最佳含水率较试样A5分别提升了3.10%、2.25%、1.10%；当硅微粉掺量为12%时，试样A9、A12、A15的最佳含水率较试样A6分别提升了2.15%、3.23%、0.73%；当硅微粉掺量为18%时，试样A10、A13、A16的最佳含水率较试样A7分别提升了2.29%、2.99%、0.87%。

硅微粉掺量为6%时，最佳含水率的增长趋势也是逐渐减小，但是减小幅度明显<单掺水泥，说明复合掺加改良材料会增大盐渍土的最佳含水率，且含水率的增长速率也高于改良材料单一掺入时的影响。

在硅微粉掺量为12%和18%时，随着水泥掺量的增加，最佳含水量的增长趋势呈现出一种先增大后减小的状态，与硅微粉掺量为6%时不同，两组试验的最佳含水率都在水泥掺量为3%～5%之间增长速率最大，说明硅微粉含量增加之后，改良材料对盐渍土中自由水的吸附能力变强，一方面是因为SiO2含量的增多，吸收了更多的自由水；另一方面是水泥含量的影响，即在水泥掺量为3%时，增长速率开始加大，到5%时增长速率达到最大。结合改良加固效果和材料经济性分析，水泥5%与硅微粉12%～18%的复合掺入，对试样最佳含水量的影响最大。

硅微粉掺量的变化对改良盐渍土试样最大干密度的影响更为显著。随着水泥和硅微粉掺量的增加，改良盐渍土的最大干密度变小，其中硅微粉的影响更为显著。这与硅微粉的比表面积有关。由于硅微粉的粒径非常小，所以其比表面积非常大。通过与盐渍土的拌和，土颗粒表面吸附了大量细小的硅微粉颗粒，进而导致盐渍土颗粒之间间距增大，最终导致改良盐渍土的可压实性变差，改良土的最大干密度减小。

3 结论

3.1 随着改良材料掺量的增大，改良盐渍土的最大干密度逐渐减小，其中以硅微粉掺量的影响较为显著。

3.2 随着改良材料掺量的增大，改良盐渍土的最佳含水量整体呈现增大趋势。当改良盐渍土中水泥掺量为3%、5%、7%时，水泥加固土的最佳含水量比盐渍土分别增加了0.46%、0.72%、0.81%；当改良土中硅微粉掺入量为6%、12%、18%时，硅微粉改良土的最佳含水量比盐渍土分别增加了0.1%、0.24%、0.3%；在复掺水泥-硅微粉中，改良土的最佳含水量比盐渍土增加了0.5%～1.12%。

3.3 水泥和硅微粉的掺入，可以有效提高路基土最佳含水量，从而方便公路沿线含水率较高或较低的土质利用，便于当地取土施工，避免大量外运填料，降低了施工成本。