水泥土的加固机理是什么

水泥土加固机理试验特性分析

张永生1宋庆德2曾文学 3

2

(1 河南义煤集团有限公司，河南义马 472300；临沂市建设职工中等专业学校，山东 临

沂 276004；3黄河勘测规划设计有限公司475000)

4

河南省水利勘测设计研究有限公司，河南郑州

摘要：水泥土是一种用来加固饱和粘性土地基的水泥加固土，它是利用水泥作为固

化剂，通过固化剂和软土间所产生的物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的，从而提高地基的强度和变形模量。

关键词：水泥土 掺入比 龄期

Analysis of the Test Characteristics of the Cement Soil Reinforcement Mechanism

Zhang Yongsheng 1 Song Qingde 2 Wangning3 Zeng Wenxue 4

(1 Henan Yi Coal Group Co.,Ltd. Yima,Henan 472300; 2Linyi Construction Professional Secondary Technical School. Linyi, Shandong 276004; 3Yellow

施工程序为：选定料场一 f混合料最优含水率、击实度试验一集料 、 开挖基坑一检验合格一分层铺填一压实一 I检测一 (重复以上四个步骤)一结束 I

2．1 选定料场 、试验、集料

挡潮闸设计要求水泥土土料为壤土或粉质砂土，水泥为 P.042．5，掺量比为 1:8，建筑物主体部分换填水泥土的厚度为 2．2m。进场后根据地质资料和现场实际土质情况在附近取样送具相应资质的单位进行颗分试验确定料场，并进行混合料的最优含水率 、击实度试验。为确保实施时连续施工，便于控制土壤含水率，现场按图纸计算用量提前将土料集中拖运堆积到现场备用。 2．2 基坑开挖

在土料试验、备料的同时进行基坑开挖。为确保基坑稳定和减少开 挖土方量，在基坑开挖前进行了边坡稳定性计算，并按有关规范确定开挖出土方的堆放位置和堆高，基坑开挖成型后立即做好坑 口和坑底的排水工作，及时抽排积水。 2．3 基坑验槽

基坑报验后由监理单位牵头邀请参建各方到现场验槽 ，主要复测坑底标高，同时在坑底用2米长的钢钎扦插检查底部土层是否均匀，验收合格后立即进行水泥土换填。 2．4 水泥土换填

2．4．1 混合料的拌制运输

集好的土料，在达到适宜含水率时立即进行防雨覆盖，混合料按照水

施工程序为：选定料场一 f混合料最优含水率、击实度试验一集料 、 开挖基坑一检验合格一分层铺填一压实一 I检测一 (重复以上四个步骤)一结束 I

2．1 选定料场 、试验、集料

挡潮闸设计要求水泥土土料为壤土或粉质砂土，水泥为 P.042．5，掺量比为 1:8，建筑物主体部分换填水泥土的厚度为 2．2m。进场后根据地质资料和现场实际土质情况在附近取样送具相应资质的单位进行颗分试验确定料场，并进行混合料的最优含水率 、击实度试验。为确保实施时连续施工，便于控制土壤含水率，现场按图纸计算用量提前将土料集中拖运堆积到现场备用。 2．2 基坑开挖

在土料试验、备料的同时进行基坑开挖。为确保基坑稳定和减少开 挖土方量，在基坑开挖前进行了边坡稳定性计算，并按有关规范确定开挖出土方的堆放位置和堆高，基坑开挖成型后立即做好坑 口和坑底的排水工作，及时抽排积水。 2．3 基坑验槽

基坑报验后由监理单位牵头邀请参建各方到现场验槽 ，主要复测坑底标高，同时在坑底用2米长的钢钎扦插检查底部土层是否均匀，验收合格后立即进行水泥土换填。 2．4 水泥土换填

2．4．1 混合料的拌制运输

集好的土料，在达到适宜含水率时立即进行防雨覆盖，混合料按照水

施 工 技 术 交 底

项目工程名称 新建兰新铁路第二双线甘青段LXS-9标段 建设单位 施工单位 兰新铁路甘青有限公司 中铁八局兰新铁路甘青段项目经理部第五工区 单位工程名称 路基工程 交 底 部 位 交底内容： 《路基水泥土垫层施工技术交底》附后。 路基 交底日期 年 月 日 交 底 单 位 中铁八局兰新铁路甘青段项目经理部第五工区 编 制 技术负责人 复 核 接受人

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路基水泥土垫层施工技术交底

一.编制依据

⑴中铁第一勘察设计院新建兰新铁路第二双线LXS-9标路基工点施工图。

⑵中铁第一勘察设计院新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线路基通用参考图(兰乌二线甘青施路-05)。

⑶国家、铁道部、地方政府、兰新铁路甘青有限公司有关安全、文明施工、环境保护、水土保持的法律、法规。

⑷《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》。

⑸对施工现场进行的勘查和调查。

二.工程概况

LXS-9标五工区范围内有区间路基工点10个，车站路基工点1个(民乐车站1座)，路基长短桩（CFG和水泥土挤密桩）及强夯处理段落地基顶面铺设水泥土垫层(P.O42.5水泥掺量为干质量比5%)

4.1水泥的水化机理

从化学角度来看,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程,在这一过程中,与单一成分的水化反应不同,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应,而且不同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物，是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成分为硅酸三钙和硅酸二钙。 （1）硅酸三钙（C3S）的水化

硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分，通常占材料总量的50%左右，有时高达60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定，常随着水相中钙离子的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化，而且形态不固定，通常称为“C-S-H”凝胶。

C3S在常温下发生水化反应，可大致用下列方程式表述：

硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率随时间的变化，可以将C3S的水化过程划分为五个阶段，各阶段的化学过程和动力学行为如表1.1所示。

表1.1 C3S水化各阶段的化学过程和动力学行为

时期 反应阶段

化学过程

早期

诱导前期

诱导期

加速期

中期

减速期

后期 稳定期

初始水解，继续溶解，稳定水化产水化产物继微结构组件离子进入溶早期C-S-H 物开始生长 续生长，微

液

结构发展

反应慢

5.1.4 凝结硬化机理

水泥凝结硬化流程图，见动画演示

凝结：水泥浆→完全失去浆体塑性

硬化：水泥浆从完全失去塑性→强度增长

一、水泥的水化反应

2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O

4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O 部分水化铝酸钙与石膏作用产生如下反应：

3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 主要水化产物： 水化硅酸钙凝胶 70% 水化铁酸钙凝胶 水化铝酸钙晶体 氢氧化钙晶体 20% 水化硫铝酸钙晶体 7%

石膏的缓凝作用在于：

水泥的矿物组成中铝酸三钙水化速度最快，铝酸三钙在饱和的石灰——石膏溶液中生成溶解

度极低的水化硫铝酸钙晶体，包围在水泥颗粒的表面形成一层薄膜，阻止了水分子向未水化的水泥粒子内部进行扩散，延缓了水泥熟料颗粒，特别是铝酸三钙的继续水化，从而达到缓凝的目的。

二、水泥凝结硬化的物

水泥土施工技术方案

土方路基的填料宜尽量选择强度高、水稳定性好的土进行填筑。文章结合湿陷性黄土地区高速公路为进一步提高路基尤其是路床结构的强度和稳定性，采用对路基路床80cm进行4%水泥处治施工。结合施工实践，浅谈水泥改良土施工工艺，并对水泥改良土施工过程遇到的问题及处理措施进行介绍。

关键词：水泥改良土；施工；工艺 1工程概况 1.1工程简介

本文以郑州至洛阳高速公路改建工程K64+900～K72+246段施工为背景，全长7.346 km，平原微丘区，线路位于华北平原与黄土高原的交界处，属黄土分布地区的东南边缘地带，全区多以老黄土为主。项目采用设计速度平原微丘区120 km/h的双向八车道高速公路标准进行改建，单侧整体式加宽。 1.2设计情况

土方路基的填料宜尽量选择强度高、水稳定性好的土进行填筑。本项目在建设时，线路附近土质多为低液限粘土，经室内试验，CBR值为8.8%，满足现行规范要求，但从已建高速公路（1995年建成）路基土的含水量来看，经过干湿循环后路基土的含水量比竣工时高出2%～5%，反映出随着时间的延长，路基强度比起竣工验收时有所下降。为进一步提高路基尤其是路床的强度和稳定性，设计中对路基路床80cm采用了4%水泥处

施 工 方 案 编 号：FDLB-JZ-01-01 工程名称：法电（灵宝）热电有限公司1×30MW生物质热电项目 作业项目名称：试桩检测施工方案 编制单位：中国能建安徽电建一公司法电灵宝项目部建筑科 批 准： 安 全： 质 量： 工 程： 审 核： 编 制： 时 间： 时 间： 时 间： 时 间： 时 间： 时 间： 出版日期 版 次 目录

1 作业任务 ..................................................................... 3 1.1 工程概况 ................................................................... 3 2 编制依据 ..................................................................... 4 3 作业准备和条件 ............................................................... 5 4作业方法及安全、质量控制措施 .....

水泥土试验段施工总结

为了保证工程质量优质，质量目标明确，减少盲目施工。我部2014年4月3日-2014年4月5日完成了合同段内的4%、6%、8%原地面水泥土试验段施工，使后续原地面处理施工标准化、规范化，从质量、进度上得到有效地保证。

一、试验段概况

本次试验段选择段落为ZK7+080-ZK7+230，原地面下40cm处平均含水率为18.4%，具体段落划分如下：

1、4%水泥处治土：ZK7+180-ZK7+230； 2、6%水泥处治土：ZK7+130-ZK7+180； 3、8%水泥处治土：ZK7+080-ZK7+130。

二、试验段的目的

1、适合我合同段原地面处理的混合料配合比； 2、混合料的合适的拌和方法、拌和遍数； 3、混合料含水量的控制方法；

4、压实机械的选择和组合，压实的顺序和遍数；

三、试验段机械准备情况

表1 主要机械设备表

机械名称 振动压路机 装载机 推土机 平地机 冷再生 洒水车 规格/规号 柳工2200 PL50 东方红 PY180G 徐工XLZ210 数量 1 1 1 1 2 1 功能 压实 材料装运 排压、初平 平整 水泥土拌合 洒水

四、施工准备

1、施工前，现场调查地下管线和用电线路情况，并对其进行改移

北京市南水北调配套工程通州水厂工程

施工01标段

水泥土换填试验总结

编制： 审核： 审批：

北京城建集团有限责任公司 北京市南水北调配套工程通州水厂工程

施工01标段项目部 2015年9月22日

目 录

1、水泥土换填试验流程 .......................................................................... 3 2、每遍碾压沉降量统计 .......................................................................... 3 3、水泥土含灰量及均匀性试验结果 ...................................................... 4 4、干密度试验结果统计 ......................................................................