水泥改良细砂路基填料工程性能试验

摘要：随着我国经济的发展，铁路建设也不断完善，铁路路基填料工程的技术手段也随着铁路建设的发展而不断改进，根据我国不同地区地形起伏形式的不同，应该对工程进行不同路段的考察，对那些地表分布厚度不等、土质松软的地区采用优良填料进行填充，尤其对那些细砂路基填料时采用压实性比较强、在水流动能作用下能够保持结构稳定的材料进行填充，本文就水泥对细砂路基填料工程性能改良进行试验研究，探讨水泥改良细砂路的最佳方案。
关键字：水泥改良；细砂路基填料工程；性能；试验

前言：
随着铁路建设的发展，人们对铁路道路安全问题也加大了关注力度，在铁路运行的全部路程中，路况问题成为政府以及人民关注的一个焦点，由于铁路路基对于铁路的运行、人民的生命安全有着十分重要的意义，因此在进行工程建设前，必须对工程的路基进行充分勘探，对细砂路路基进行改良填充。由于在很多地区泥岩的膨胀特性不适宜作为路基填料，因此将粉细砂作为路基填料。然而粉细砂的特性并不适宜作为填充的材料，因此需要对其进行试验，利用水泥对其改良，保证其具有较强的压实性，保证路基符合工程需要。

一、水泥改良细砂路基填料工程性能的试验方法

我国《铁路路基设计规范》中明确规定：“路基工程的地基应满足承载力和路基工后沉降的要求。其地基处理措施必须根据铁路等级、地质资料、路堤高度、填料、建设工期等通过检算确定。”因此本次工程进行的水泥改良细砂路基填料工程性能的试验完全符合《铁路路基设计规范》。

(一)对水泥进行检验

对当地土样进行挑选，本次工程选择了DK78+600取土场的土样，采用普通硅酸盐P.O42.5水泥，将水泥与水以及其他原料进行掺和，水泥的含量预定为3％，5％，6％，7％，对试件的掺水量进行严格的控制，保证试件的质量以及高度都符合标准。
进行完水泥的检测以及配比，需要对掺和的水泥进行密封，密封时用塑料薄膜并且放入同组试件箱中，其温度始终保持在2摄氏度到20摄氏度之间。
水泥密封到一定程度需要对其最优含水量以及最大干密度进行测定，这样便能够得知不同水泥的具体配比比例。在进行测定时采用重型击实验法，分别进行龄期14d与7d的筛分试验及无侧限抗压强度试验、三轴剪切试验。

二、试验的结果以及分析状况

(一)筛分试验

我国《铁路路基设计规范》对细砂土样有明确的规定，只要大于0.075mm的土颗粒含量与土样总质量的含量比大于85％，那么便能够明确为细砂土。
在试验过程中，对所选土质进行质量的检测，从土样中进行分层采取，将土样分成不同的颗粒形状，通过筛分选出粒径为0.5~0.25mm以及粒径为0.25~0.75mm的颗粒，对各颗粒产物进行称重，得出其在总土样重量中的比例。其中粒径为0.5~0.25mm的颗粒质量占总土样质量的6％，颗粒0.25~0.075mm的颗粒质量占总土样质量的94％，通过比例可以看出，所选的土样细沙粒的含量远远大于其他土质砂粒，因此可以将试验的土样检定为细砂。

(二)击实试验

在对水泥进行检测时，我们就对水泥与水掺和的比例进行过分析，按照3％、5％、6％，7％的比例进行兑水掺和，在进行配比之后放置一段时间，在这段时间内进行重型击实试验。重型击实验法目的是让土层的压实力更强，是为了达到土方回填最大的密实程度所做的一种击实试验，这种试验对于测定配比的水泥中的最佳含水量以及最大干密度十分有效。
利用水泥对细砂路基进行填料改良，最终目的便是使回填的压实程度达到95％以上。因此，重型击实试验实际上就是对土样回填的状态进行的一项测定，测定土的密度与含水率之间的关系，从而进行正确的配比，使水泥改良细砂路基填料工程的性能达到最佳状态。
击实试验分为重型击实试验和轻型击实试验，轻型击实试验用于颗粒小于5mm的粘性土壤，而重型击实试验则适应于颗粒小于20mm的土壤，因此根据我们对土壤成分的鉴定，在本次试验中应该使用重型击实试验，这样其单位体积的击实功能便能够达到268

4.9KJ/M2，可以对三层装土进行每层土94击的击实效果。

通过重型击实试验，我们便可以得出最大干密度以及最优含水量了。具体测试数据曲线如下图：

图水泥改良细砂击实试验曲线
对试验的结果进行分析，当水泥的掺和量为3％，5％，6％，7％时，进行改良土要相对容易一些，四种水泥掺量所对应的最优含水量以及最大干密度分别为12％，1.77g/cm3；13.2％，1.837 g/cm3；14％，1.835 g/cm3；14％，1.842 g/cm3。因为在本次试验中应用了掺和量为3％的水泥，因此使重型击实方法过后改良土的干密度微有降低，但是并不十分明显，反而更容易使改良土的韧性以及压实度更强。
通过图表我们可以看出左右含水量以及最大干密度的变化与水泥的掺入量密切相关，当水泥的掺入量大于3％时，其便没太明显的变化。
根据工程需要，工作人员进行的是曲线图的绘制，因此从水泥改良细砂击实试验曲线的反S形状可以看出其细砂水泥掺和的含水量趋势，在3％——4％之间，土样的干密度与含水量成反比，而土样的最大干密度便是一个临界值，其也会随着含水量的增大而减小。

(三)三轴剪切试验

三轴剪切试验又被成为三轴压缩试验，是将土样放在三轴压缩仪上进行剪切的一项试验。进行这项试验时，其试样必须是圆柱体。用橡皮膜将试样套住放入压力筒中进行密封，通过液体围压，再经由传力杆试压垂直方向的压力，根据莫尔强度理论，求出土的抗剪强度指标，及内摩擦角(ψ)与粘聚力（c），并且通过公式计算出其极限状态的大小主应力。
其公式如下：
备注：N为ψ3与ψ1实验值的组数。
我们在进行工程试验的过程中，利用公式求得土的抗剪强度，从而得出以下结果。
图表 三轴剪切试验结果

(四)无侧限抗压强度试验

无侧限抗压强度试验主要是为了测定粘性土壤，尤其是对饱和粘性土的抗压强度以及其灵敏度的试验有准确的测定数据，因此时常被应用于水泥改良细沙路基填料工程中来，在其他的工程建设中也时常被应用。
上面我们进行过三轴试验，因此可以得知，无侧限抗压强度试验其实是三轴试验的一种特殊情况，是将土样置于不受侧向限制的条件下进行的一种压力试验，其中土样所受的大主应力的极限值便是无侧限压力强度。
通过以下图表，便可以看出本次试验过程中无侧限抗压强度试验的结果。
试件含水状态水泥掺量％无侧限强度平均值/MPa
7d龄期14d龄期
最优含水量30.140.23
50.300.50
70.480.91
饱和含水量30.110.17
50.170.24
70.230.40
表无侧限抗压强度试验的结果

1.在相同的龄期下，水泥掺量与无侧限抗压强度成正比。

2.水泥掺量的土样不变，龄期与无侧限抗压强度成正比。

3.龄期与水泥掺量皆不变，试样的最优含水量状态下的无侧限抗压强度值比饱和含水量下的无侧限抗压强度平均值要大。

4.总的结果显示，水泥产量与土的无侧限抗压强度成正比。

(五)状况分析

从水泥改良细砂路基填料工程性能的试验结果来看，只有当水泥掺量为5％，7％时的改良土作为路基机床表层的填料才最为恰当，然而从材料的成本预算来看，对水泥掺量7％的配比考虑要次于水泥掺量5％的配比。
结语：
从本次试验可以看出，对细砂路基进行水泥填料改良后，路基的各项力学指标都得到了极大的提高，十分适用于我国风沙面积比较大的地区的路基修建，然而

摘自：毕业论文提纲www.udooo.com

在实际应用中还需要进行进一步的试验与研究，只有这样才能够保障人们的生命财产安全，加快我国的铁路道路建设以及推动我国经济的发展。
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