需要说明的是，一般认为增加水泥掺入比可增 加水泥土强度。用浆体搅拌法加固地基土的过程中， 水泥掺入地基土的同时，用于拌和水泥浆的水分亦 加入到土体中，搅拌加固的地基软土的特点是强度 较低，渗透性较弱，从而造成水泥浆体中的水分不易 扩散渗出而滞留于桩体内部。这就产生了矛盾，一方 面随着水泥掺入比的提高，水泥土强度提高；另一方 面水泥浆中的水分增加，使土颗粒的水化膜过厚而 造成水泥土强度降低，因此水泥浆中的水灰比是确 定浆喷桩水泥土强度的重要指标。
水泥土，形一Ｇ。九。由图２可以得到表示水泥含量的
耻笔一瓷驴点旁 参量之间的关系： ｃ５，
式中：圪是土的干容重；尺乞一。是水泥土中的似水
灰比，定义为刷一。一删１／Ⅳ，，Ｗ普１是水泥土中的水
量总和，包括土体中的水和水泥浆中的水分。
万方数据
一－◆－一文献 ４
—＿．卜一文献 ８
△
文献 ６ ：泥浆
口
文献 ６ ：干土
公路２００６年７月 第７期 文章编号：０４５ｌ—０７１２（２００６）０７一０１３０—０６
中图分类号：ｕ２１４．１５０．１
ＨＩＧＨＷＡＹ Ｊｕｌ．２００６ Ｎｏ．７ 文献标识码：Ａ
水泥土的强度特性
杨 滨１，顾小安２，黄寅春２，董 毅２，徐永福１，佟丽欣１
（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海市２００２４０；２．常州市高速公路建设指挥部常娴市２１３００３）
在压实度一定的情况下，土中加入的水泥使最 佳含水量和最大干密度都发生变化，这种变化的方 向通常是难以预测的。水泥的絮凝作用往往会提高 最佳含水量和最大容重。水泥土的拌和与压实之间 的时间间隔越长，对密度和强度的影响也越大。国外 的研究表明：拌和与压实之间的时间推迟２ ｈ以上， 密度与抗压强度的增大很明显。只要在１ ｈ内间歇 性地搅拌几次，而且压实时的含水量略高于最优含 水量，时间间隔的影响是最小的。图５中表示了水泥 土的容重与水灰比之间的关系，水泥土的容重随着 水灰比的增加而降低。随着水灰比的增加，也就是随 着水泥含量的减小，单位体积水泥土中的固体颗粒 的含量减小，所以水泥土的容重随着水灰比的增加 而减小。图６中表示了水泥土的孔隙率与水灰比的 关系，与容重具有相同的机理，随着水灰比的增加， 水泥土的孔隙率增加。
４ ５００
４ ０００
● 爿ｗ＝１５％，ｆ＝３ｄ ●Ａ，＝１５％，ｆ＿７ｄ
▲ 爿ｗ＝１５％，产１５ ｄ ● 爿。＝１５％，ｆ＝．２８ｄ
…＊－·氲＝１８％，卢３ ｄ
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…Ｘ－·一，＝１８％，卢７ ｄ ３ ５００ …＋一瓜＝１８％，芦１５ ｄ
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…一一九＝１８％．ｆ＝－２８ ｄ …一一彳。＝１８％，ｆ＝６０ ｄ
絮凝结构越明显，水泥土的孔隙比越大，水泥土的强 度越小。也就是说，水泥土的似水灰比越高，水泥土
中的固体组分越少，水泥土的絮凝结构的大孔隙越
多。换句话讲，似水灰比是影响水泥土强度的重要参
数。水泥土的无侧限抗压强度与似水灰比的关系如
图９所示，在双对数坐标上，水泥土的无侧限抗压强 度与似水灰比呈直线相关，相关直线的斜率在２．ｏ
水泥土中的类水泥材料中的Ｃａ２＋的离子交换引
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（６）
图４水泥土的微观结构示意ｕ』
起水泥土产生絮凝结构，伊利石矿物的边一面接触 的颗粒数增加。水泥土中的Ｃａ２＋与Ｋ＋的交换，随着 伊利石矿物表面吸附的Ｃａ２＋增多，颗粒之间的双电 层排斥力减小，絮凝结构的颗粒团的粒径增大。
水泥土增强原因，水泥与土之间的水化反应生成的 类水泥材料主要有硅钙水化物（Ｃ：ＳＨ。，Ｃ。Ｓ。Ｈ。）、铝 钙水化物（Ｃ。ＡＨ。，Ｃ。ＡＨ。）和熟石灰（Ｃａ（ＯＨ）。），熟 石灰与粘土中的硅、钙产生的凝硬反应，进一步生成 更多硅钙水化物和铝钙水化物。水泥土的微观结构 如图４所示，图４（盘）是原状粘土的微观结构，原状粘 土的粒间孔隙的直径在（２×１０卅～２×１０ｑ）ｍｍ之 间，颗粒内的孔隙直径为２×１０＿３ ｍｍ。图４∞）是水 泥土的微观结构，粘土颗粒之间被类水泥材料胶结， 形成蜂窝状结构，颗粒之间的蜂窝状孔隙的直径介 于（２×１０＿２～ｏ．１）ｍｍ之间。由于粘土颗粒被类水 泥材料胶结在一起，水泥土表现出超固结特性。
体积
组成
质量
原状土
水泥土的强度与似水灰比直接相关‘７Ｉ，水泥掺
入比与似水灰比的之间的关系为：
｝Ａ一。上叫Ｒ：一一…。
（６）
水泥土中的水泥掺入比Ａ。与似水灰比Ｒ乞一。的
相关关系的试验结果如图３所示，相关直线的斜率
接近土体含水量的倒数。后面研究水泥土的强度时，
统一用水泥土的似水灰比Ｒ二一。作为状态变量。
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ｎ值
２ １．８７ ２．１６ １．９０
表１参数甩取值 土类 有机土
Ｂ０ｓｔｏｎ粘土、新加坡海相土 粘土泥浆 粘土
水泥浆
水泥土
图２水泥土的组分构成
。一坠
Ａ”一Ｗ， 式中：ｗ。和Ⅳ，分别是水泥和土的干质量。现场
施工控制过程中，无法知道土的干质量，通常用水泥
含量Ｃ，来计量水泥土中的水泥含量，水泥含量Ｃ，的
定义为：
。讥 Ｌ，一瓦
（２）
式中：ｎ是土体的体积。浆喷桩水泥土中的水
泥含量还可以用水泥浆的体积比Ｒ。来表示，水泥土
３水泥土的无侧限抗压强度 在求水泥土的配合比时，满足无侧限抗压强度
的要求是确定水泥含量的最低标准。在许多水泥土 工程中，无侧限抗压强度和耐久性是必须满足的，以
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杨滨等：水泥土的强度特性
便达到满意的使用寿命，常规方法是用无侧限抗压 强度去求最少的水泥用量。图８所示为水泥土的抗 压强度与耐久性之间的一般关系。从图８中可以看 出，５．２ ＭＰａ的无侧限抗压强度对于任何土壤都有 足够的耐久性，但此数值超过了大多数土的要求。根 据水泥土的抗压强度与耐久性之间的关系，无侧限 抗压强度不仅反映了水泥土的强度特性，也体现了 水泥土的耐久性，因此，可以用无侧限抗压强度来衡 量水泥土整体性能。
摘要：水泥土的强度主要源于水泥与土体之间的水化反应产物的凝硬反应。水泥土的水泥含量直接决定了 水泥土的强度，表示水泥含量的参量很多，其中水灰比是表示水泥土强度的最有效参量。水灰比与水泥土的无侧限 抗压强度和前期固结压力之间有很好的相关关系。
关键词：水泥；水泥土；无侧限抗压强度；水灰比
水泥土是把一定数量的硅酸盐水泥、土（或骨 料），加水拌和后形成的一种地基材料。水泥土中土 颗粒被水泥浆所粘结，但并不是每个颗粒都被水泥 素浆全部包裹，有别于混凝土。能用作水泥土的土类 很广泛；除了有机土、高塑性的粘土和反应不良的砂 质土。水泥土可以用作沥青混凝土和水泥混凝土路 面下的基层材料，以及大坝和路堤的边坡加固、沟 槽、水库、浅湖的衬垫、大体积水泥土筑堤、地基稳 定、路面基层、边坡加固、防渗里衬等工程材料。
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图３水泥土的水灰比与水泥掺人量的相关关系
２水泥土的结构特性 水泥与土体之间的水化反应产物的凝固作用是
水泥土中的含水量减少比（△硼／∞）反映了水泥 的水化反应引起水分减小的程度。含水量减少比 （△硼／硼）与似水灰比（Ｒ：一。）的相互关系如图７所示， 在双对数坐标上，含水量减少比△叫／叫与Ｒ二一。呈直 线相关。随着似水灰比的增加，水泥土中的水分也增 加（硼），而水泥与土体之间的水化反应减少，由于水 化反应引起的含水量的变化量（△砌）也减小，所以， 随着似水灰比的增加，水泥土中的含水量减少比
为了能更好地将含水量和水泥用量结合起来， 更有效地说明水泥土强度与水泥用量和含水量之间 的关系，引入了似水灰比的概念。水泥土的似水灰比 是指单位体积水泥土中水的质量与水泥的质量之
万方数据
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图９水泥土的无侧限抗压强度与似水灰比的关系
水泥土的抗弯强度约为无侧限抗压强度的５～ １１３倍。水泥土的抗弯强度与无侧限抗压强度的相 关关系示于图１０。图１０中水泥土的抗弯强度与抗压 强度的相关关系为：
左右。水泥土的无侧限抗压强度与似水灰比的相关
公式为［４］：
ｇ。一ｇｏ（Ｒ≥一，）一”
（７）
式中：ｑ。和咒是拟合参数。ｇ。是Ａ。的函数，即
ｇ。一ｇ。Ｐ州～［６］。参数咒有不同的取值（表１），数值在
２．Ｏ左右。
图８水泥土的抗压强度与耐久性的关系
在同一水泥掺入比情况下，并不是遵循含水量 越高，水泥土强度越低的简单规律。它反映了水泥土 强度并不单纯受软土含水量的影响，而与水泥掺入 比也有密切关系。固化反应所需消耗水分的多少与 软土本身的含水量和水泥掺入比有关。软土含水量 越高，水泥土的含水量减少比（△∞／叫）越大，固化反 应所需的含水量也随水泥掺入比的增加而增加，水 泥土抗压强度也将增加。
的浆土的体积比风定义为：
ｐ一丝
（３）
瓜”一ｙ，
式中：儿和Ｕ分别是水泥浆和土体的体积。水
泥浆中的水泥含量用水灰比尺嚣一。表示，水灰比的定
义为：
ｐ“一坠
（４）
＾一‘一Ⅵｔ
式中：ｗ。和阢分别为水的重量和水泥的干重
量。水泥浆的干容重彤表示为巧一Ｇ。九／１＋Ｒ三一。Ｇ。，