水泥土材料配比试验优化方案

为了了解水泥对现场土层的适应性，外掺剂对水泥土强度的影响，以确定合理的水泥掺入量和水灰比，必须要进行水泥土实验室配合比试验。目前国内尚无水泥土试验的规范与规程，因此，从成型、养护到试验方法，均参照已有的建筑材料室内模型试验进行。即成型采用方模试件，养护参照水泥试件的养护，强度测试则套用土工试验方法。

虽然深搅法水泥土的原材料主料（砂土、壤土、粉质粘土、粘土等）是在现场天然状态下添加水泥浆被搅拌成型的，室内试验并不能完全模拟现场实际情况，但至少可以为设计提供一定的依据。因此，在深搅法正式施工开始前，室内试验仍是不可缺少的环节。

配比试验的目的，是确定在满足设计指标（抗压强度、抗剪强度、渗透系数等）的条件下合理的水泥掺入比。对水泥的不同要求取决于土的种类和性能。细粒粘土显然需要更多的水泥来满足硬化，与水泥搅拌拌和通常也较难。粘土与粉土同粒状土混合成粘土团块，搅拌时通常不会碎裂。所以，一般说来，土中的粘性部分越大，对水泥的需要量也越大，这是简单的初步判断。表4.1 是各种土对水泥的需要量（非推荐的配合比），设计配合比仍需进行试验来确定。

当地质条件一定时，水泥土的抗压强度基本上随水泥掺入量的增加而呈线性提高，故增加水泥掺入量是提高水泥土强度的措施之一。但过多的水泥将导致过大的收缩，且成本会提高。如果考虑收缩裂缝的控制问题，则水泥掺入比应小于8%。实际运用中的水泥掺入比往往大于8%，这时水泥土被众多微细裂隙分割成相互紧密连锁的微小单元，由于这些微小单元相互连接得很紧密，水泥土的整体强度不会因这些微细裂隙的存在而受到多大的损失。另一方面，水泥掺入比也不应小于2%，因为过少的水泥无法均匀分布于土中，与土的物理化学反应也过弱，从而固化程度很低。因此，地基加固的水泥土的水泥掺入比一般在2%～8%之间，而对于粉喷，一般取7%～15%。

对于不同的土质，相同的水泥掺入比造成的强度差异很显著。普通硅酸盐水泥的活性好，搅拌而成的水泥土早期与后期强度均较理想，因而其加固效果优于其他品种的水泥。所有这些都是经验之谈，在工程实施中，则要根据地质勘探资料对不同土质进行室内试验。

表4.1　各种土对水泥的需要量

试验程序是：(www.xing528.com)

（1）配方设计。由于水泥土材料中主料（细砂、壤土、粉质粘土、粘土）占大部分，而水泥所占比率较小（但对水泥土强度与抗渗性的作用最大），为减少试验工作量，按正交化设计原则，一般将对试验结果有重大影响的材料如水泥（如果地层以粘土为主的话，粘土对试验结果也有重大影响）等按若干个含量等级分组（例如：6.0%、10.5%、15%三个等级），而将其他材料的掺入量固定，剩下的是水。这就构成了若干分试验配方。如果再加上把粘土也分成几个含量等级的话，则总的配方份数是两类等级数的乘积。表4.2是水泥土某室内试验的配方。

（2）将现场不同地层取得的原材料（细砂、壤土、粉质粘土、粘土等）晒干、磨细、过筛，再按设计配方，人工拌和均匀并制成试样。

表4.2　水泥土某室内试验设计配方

（3）将试样放入水中养护7天、28天、60天和90天。

（4）将不同龄期的试样放入应变控制式膨胀压缩仪中进行抗压强度试验和剪切试验。

所有有关试验采样、试样制作、养护与试验，均须按照YBJ 225—91《软土地基深层搅拌加固技术规程》进行。