簡介
水泥與土體之間的水化反應產物的凝固作用是水泥土增強原因,水泥與土之間的水化反應生成的類水泥材料主要有矽鈣水化物、鋁鈣水化物和熟石灰,熟石灰與粘土中的矽、鈣產生的凝硬反應,進一步生成更多矽鈣水化物和鋁鈣水化物。水泥土中的類水泥材料中的鈣離子的離子交換引起水泥土產生絮凝結構,伊利石礦物的邊−面接觸的顆粒數增加。水泥土中的鈣離子與鉀離子的交換,隨著伊利石礦物表面吸附的鈣離子增多,顆粒之間的雙電層排斥力減小,絮凝結構的顆粒團的粒徑增大。水泥土水泥摻合比簡單來說是指水泥土中水泥和土的重量之比。無側限抗壓試驗比較簡單易行,結果可靠,對水泥土的強度研究主要採用室內配比無側限抗壓強度試驗。水泥土的無側限抗壓強度一般為300~4000 kPa,比天然軟土大幾十倍至數百倍。大量研究表明,在其它條件穩定的情況下,水泥土無側限抗壓強度隨著水泥摻入比的增加而增加
在工程實踐中,檢測水泥劑量的方法主要有兩種:一是 EDTA 滴定法,適用於工地快速測定水泥穩定土中水泥的劑量,也能檢查拌和料的均勻性,±2%的含水量變化不影響測定結果;二是直讀式測鈣儀測定水泥穩定土中水泥劑量的方法,適用於測定新拌水泥穩定土中的水泥劑量 。
水泥土
水泥土是把一定數量的矽酸鹽水泥、土(或骨料),加水拌和後的一種地基材料。水泥土中土顆粒被水泥漿所粘結,但並不是每個顆粒都被水泥漿全部包裹,有別於混凝土。能用作水泥土的土類很廣泛,除了有機土、高塑性的粘土和反應不良的砂質土。水泥土可以用作瀝青混凝土和水泥混凝土路面下的基層材料,以及大壩和路堤的邊坡加固、溝槽−水庫−淺湖的襯墊、大體積水泥土築堤、地基穩定、路面基層、邊坡加固、防滲里襯等工程材料。水泥土是一種混合工程材料,其力學性質在土體和混凝土之間。而水泥土和混凝土不同,在水泥土中,水泥漿液不能把每個土體顆粒都包裹,形成封閉的材料,水泥和土體顆粒之間彼此是一種粘結關係。土體材料在自然界中分布較廣,包括有機土、粉土、高塑性的粘土、砂土等,由於形成過程的差異,其性能差距較大。製作水泥土時,應該考慮土體材料的種類,以便其更好的服務於工程領域中,同時為水泥土的用途提供了捷徑 。水泥土工程套用有兩種情況:深層攪拌的水泥土;路面底基層中的水泥土。
深層攪拌法
使用深層攪拌機械,在地層深處將軟土和固化劑強制攪拌在一起,使軟土硬結成具有足夠強度的地基處理方法。採用水泥漿作固化劑,由於形成的加固體是柱狀,故又稱“水泥土攪拌樁”。此法具有施工無振動、無噪聲、加固費用低等優點。適用範圍:適用於加固各種成因的飽和軟粘性土。含有蒙脫土粘土礦物的軟土加固效果較好;含伊里土、氯化物和水鋁英石等粘土礦物的軟土以及有機質含量高、酸鹼度(pH值)較低的軟土加固效果較差。加固機理:水泥和粘性土攪和後,水泥顆粒表面的礦物很快與土中水發生水解和水化反應,生成氫氧化鈣、含水矽酸鈣、含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物。由於離子交換和團粒化作用、硬凝反應、碳酸化作用,使水泥土的強度和水穩性得到很大提高,可壓縮性得到顯著降低。離子交換使土粒表面吸附的鈣離子擴散層減薄,土粒分散度降低,形成較大的土團粒。土中拌入水泥,土團粒之間的空隙基本上被水泥顆粒填滿。土團粒內的土顆粒在水泥水解產物的長期滲透作用下,逐漸改變其性質,產生強度較大的、具有水穩性的水泥土區和強度較小的土塊區。二者在空間相互交替,形成一種獨特的水泥土結構。