2.2 水泥土的物理性质

2.2.1 密度

天然土的密度根据颗粒大小和密实程度，有一定的变化幅度，一般地，颗粒越小，风化作用越彻底，所形成的矿物成分越稳定，其颗粒比重也越大，因其颗粒细小，比表面积较大，对水吸附能力较强，因而含水量较大，天然密度也较大。相反，则天然密度较小。另外，土体的密实度对天然密度也有很大的影响，那些沉积时代久远，上覆荷重较大、渗透性能良好的土体，固结度较高，天然密度较大，相反，则密度较小。所以，天然土体密度变化幅度较大，从泥炭土的1.0g/cm³左右，到黏土的2.0g/cm³左右。

土体中加入不同量的水和水泥，所形成的水泥土密度也有一定的变化幅度，由于水泥浆中水的参与，对于细粒组的粉土，搅拌所形成的水泥土密度有所减小，而对于孔隙度较大的砂土，水泥浆起充填作用，其密度有所增加。

试验用土均取自淮河岸边的粉质黏土（1号）、粉土（2号）和砂土（3号），土的性质试验结果见表2-2，水泥土的拌和物试验结果见表2-3。

表2-2 土的性质试验结果表

表2-3 水泥土的拌和物性能试验结果表

续表

从表2-3试验结果来看：①水泥土密度的变化与土质（级配、天然含水率、比重、密度等）有密切的关系，而水泥品种、水泥掺入比和水灰比对水泥土的密度基本上没有影响。采用粉质黏土所拌制的水泥土密度最小，粉土次之，砂土最大；以采用粉质黏土拌制的水泥土密度为100%计算，采用粉土的水泥土密度约为102.3%～104.0%，采用砂土的水泥土密度约为106.8%～108.0%。②粉土和粉质黏土所形成的水泥土，其密度比天然密度降低，砂土所形成的水泥土正好相反，因水泥浆及其固结体的充填作用，其密度有较大幅度的增加。

2.2.2 含水量与孔隙比

对于粗粒组的砂土来说，与天然土体相比，水泥土的含水量和孔隙比有较大程度的降低。而对于细粒组的黏土、粉质黏土，形成的水泥土的孔隙比有所增加，含水量有所减少。

对几种土质搅拌形成的水泥土做相关试验，水泥土基本物理性质指标变化见表2-4。

表2-4 水泥土基本物理性质指标变化表

续表

从表2-4看出，水泥土含水率普遍大幅度降低，而孔隙比的变化，因土质不同而向着不同方向变化。对于粉质黏土，孔隙比有所增加，而对于砂土而言，孔隙比有较大幅度的减少，这与深层搅拌施工中对原土搅拌作用有关，对于密实的土具有剪胀现象，对于松散的砂土则可以使其密实。

就淤泥质土而言，因有机物的存在，天然土体较为松散，孔隙比较大，水泥及水泥浆在土体中主要起到充填和胶结作用，水泥土的搅拌作用破坏原有土体的结构，水泥浆的掺入改变原有土体的组分。因此，形成的水泥土，其孔隙比和含水量都有减小的趋势。水泥土桩体芯样试验结果见表2-5，与其邻近且深度相同处的天然土（淤泥质）试样，作室内对比试验的结果。天然含水量越大或水泥掺入比越大，则含水量降低幅度越大。

表2-5 水泥土桩体芯样试验结果表

注 水泥掺入比15%，龄期30d。

2.2.3 液限与塑限

不同界限含水率的软土用不同水泥掺入比的水泥加固后，其液限将稍有降低，而其塑限则有较大提高,水泥土的液限与塑限见图2-2。

图2-2 水泥土的液限与塑限图