超细矿粉水泥土的无侧限抗压强度实验

超细矿粉水泥土的无侧限抗压强度实验

周向荣

沈阳建筑大学辽宁沈阳110168

摘要：本文以黏土为基本材料，采用超细矿粉取代部分水泥复掺入黏土中，设计了三因素四水平的正交试验，以此配置超细矿粉水泥土。通过极差分析可知，影响超细矿粉水泥土无侧限抗压强度的因素大小依次为：水泥＞超细矿粉＞Ca（OH）2。

关键词：水泥土；超细矿粉；无侧限抗压强度

1引言

水泥土是由水泥、土和水按一定的比例掺和而成的混合体系，由于其具有就地取材、施工便捷、价格低廉等一系列优点，因此广泛应用于软土地基加固中0。在黏土中掺入具有活性的矿物掺合料时，可达到提高水泥土力学性能的作用0。周世宗0等发现在一定换掺量下，矿渣对水泥的换掺效果明显，其对于南沙软土的固化能力优于水泥，而且固化土后期强度增长速率较快。而超细矿粉作为一种超细材料，用其配置水泥基材料能显著促进水泥基材的早龄期水化0。

本文选取施工用黏土为基本材料，采用大掺量超细矿粉取代一部分水泥用量，并且掺入一定量的Ca（OH）2激发超细矿粉的活性，研究超细矿粉对水泥土力学性能的增强效果。

2试验材料

（1）粉质黏土：取自施工现场。

（2）超细矿粉：比表面积为520m2/kg。

（3）水泥：冀东水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥（P.O42.5）。

（4）水：城市自来水。

（5）氢氧化钙：天津市致远化学试剂有限公司生产，分析纯。

3抗压强度的正交试验与结果分析

依照上述正交试验方案，对其进行无侧限抗压强度试验，其结果如表1所示。

表1正交试验与结果分析

由表1中R的大小可以看出正交试验中，各因素对强度影响大小的先后顺序为水泥>超细矿粉>氢氧化钙。

为了更直观的区分试验因素主次关系，同时也有利于达到节省资源的目的，因此对试验各因素中水平对水泥土强度的影响进行研究分析。各个影响因素水平对水泥土无侧限抗压强度的影响如图1所示。

图1各影响因素水平与强度关系

从图1可以看出，水泥掺量和氢氧化钙对于超细矿粉水泥土无侧限抗压强度的影响几乎呈线性增长趋势，而超细矿粉对其强度的影响呈先减小后增大的趋势。在2%超细矿粉取代率增加到4%取代率后，试样抗压强度下降了13%。随着超细矿粉取代率继续增加，水泥土抗压强度继续提高。取代率从4%增加到6%时，试件无侧限抗压强度增加了23%，这可能是因为随着超细矿粉掺量的增加，超细矿粉中的矿物成分与Ca（OH）2发生“二次水化”反应，进一步生成C-S-H凝胶。超细矿粉掺量从6%增加到8%，其抗压强度增加了11%。这说明超细矿粉在一定范围内时，可显著提高水泥土强度。研究表明，当矿渣选取在40%～70%范围内可达到最大值，而选取10%比例的矿渣时，对水泥土固化效果不明显0。因此选定超细矿粉的比例为占固化剂的80%，即占黏土的8%。

4.结论

4.1采用正交试验方法以及直观分析法，研究并分析了超细矿粉水泥土中各因素对其影响的大小。试验结果表明：影响超细矿粉水泥土无侧限抗压强度的因素大小依次为：水泥掺量＞超细矿粉掺量＞Ca（OH）2.

4.2通过对试验各个因素进行权重分析以及考虑经济实用性，超细矿粉水泥土中水泥、超细矿粉、Ca（OH）2这三个因素的最优值为：水泥掺量为4％，超细矿粉掺量为8%，Ca（OH）2掺量为1.8%，此时超细矿粉水泥土的强度最大。

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