嚴(yán)偉，阮波，鄭世龍，丁茴，聶如松，阮晨希

不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究

嚴(yán)偉1，阮波2，鄭世龍2，丁茴2，聶如松2，阮晨希2

(1.湖南中大設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410075；2. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

為研究不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的影響，開(kāi)展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。選用的養(yǎng)護(hù)溫度為30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃和80 ℃，水泥摻量為4%和5%，壓實(shí)系數(shù)為0.90和0.95。研究不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的應(yīng)力應(yīng)變曲線、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變和剛度的影響。研究結(jié)果表明：隨著養(yǎng)護(hù)溫度升高，水泥改良風(fēng)積沙的應(yīng)力應(yīng)變曲線左偏態(tài)特征越顯著，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度近似線性降低，峰值應(yīng)變近似反比例降低，而剛度近似線性增大。與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件相比，水泥摻量5%，壓實(shí)系數(shù)0.95的水泥改良風(fēng)積沙在30 ℃，50 ℃和80 ℃養(yǎng)護(hù)條件下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別降低了1.1%，17.4%和40.6%，峰值應(yīng)變分別降低了19.7%，31.8%和40.2%，剛度分別增大了18.0%，32.6%和77.9%。新疆塔克拉瑪干沙漠夏季路基施工時(shí)，考慮70 ℃養(yǎng)護(hù)條件，摻量5%的水泥改良風(fēng)積沙能滿足鐵路路基基床底層填料設(shè)計(jì)要求。本文研究成果對(duì)風(fēng)積沙鐵路路基基床設(shè)計(jì)和施工有借鑒意義。

水泥改良風(fēng)積沙；塔克拉瑪干沙漠；養(yǎng)護(hù)溫度；無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；峰值應(yīng)變；剛度

水泥的水化動(dòng)力學(xué)與養(yǎng)護(hù)溫度緊密相關(guān)，不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥基材料力學(xué)性能、變形特性以及耐久性能等有顯著影響[1?2]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)水泥基材料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高[3?4]，?10 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的水泥基材料抗壓強(qiáng)度僅是20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的65.5%[4]，水泥基材料在40 ℃和50 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的抗壓強(qiáng)度較20 ℃時(shí)分別增大了12.1%和13.6%[5]，60 ℃和80 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的水泥基材料抗壓強(qiáng)度是20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的1.5倍和1.6倍[6]，抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)速率也隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高[3]。但有部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)雖然水泥基材料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高，但養(yǎng)護(hù)溫度超過(guò)50 ℃后水泥基材料的抗壓強(qiáng)度會(huì)降低[7]，50 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下水泥基材料抗壓強(qiáng)度僅為20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下抗壓強(qiáng)度的一半[8]。水泥摻入量對(duì)不同養(yǎng)護(hù)溫度下的抗壓強(qiáng)度也有顯著影響。當(dāng)水灰比為0.6時(shí)，水泥基材料在60 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的抗壓強(qiáng)度是20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的1.61倍，而水灰比為1.2時(shí)，水泥基材料在60 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的抗壓強(qiáng)度是20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的2.09倍[9]。賀生云等[10]分別研究了37 ℃和42 ℃ 2種養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥基材料變形特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)水泥基材料在37 ℃環(huán)境下的延性優(yōu)于42 ℃下的延性。此外，水泥基材料的彈性模量對(duì)溫度敏感性也較強(qiáng)。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度從20°C升高到80 ℃時(shí)，水泥基材料的彈性模量呈降低的趨勢(shì)，80 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下水泥基材料的彈性模量?jī)H為20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的82.2%[11]。當(dāng)水泥摻量為0時(shí)，砂土水泥土在?10 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的彈性模量是20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的106倍，而水泥摻量為12%時(shí)，砂土水泥土在?10 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的彈性模量是20 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下的1.7倍[12]。此外，王許諾等[12?13]根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立了無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和彈性模量隨養(yǎng)護(hù)溫度變化的理論公式。以上研究可以看出，與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件相比，水泥基材料在不同養(yǎng)護(hù)溫度下的力學(xué)性能和變形特性均將產(chǎn)生明顯變化。風(fēng)積沙在新疆塔克拉瑪干沙漠廣泛分布，由于風(fēng)積沙存在級(jí)配不良、無(wú)黏性、水穩(wěn)定性差等特點(diǎn)[14]，不能直接用于鐵路路基基床填料，工程上常采用水泥作為外摻料進(jìn)行化學(xué)改良[15]。根據(jù)塔克拉瑪干沙漠的氣象資料[16?17]，塔克拉瑪干沙漠全年干燥少雨，夏季大氣溫度最高為46 ℃，地表溫度最高可以達(dá)到70 ℃。夏季施工期間，水泥改良風(fēng)積沙的養(yǎng)護(hù)易受溫度影響。因此，本文開(kāi)展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙應(yīng)力應(yīng)變行為、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變和剛度的影響。本研究成果對(duì)風(fēng)積沙鐵路路基基床的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用風(fēng)積沙來(lái)自于中國(guó)新疆塔克拉瑪干沙漠中的和若鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)，圖1為風(fēng)積沙照片，表1為其物理力學(xué)指標(biāo)，圖2為風(fēng)積沙顆粒級(jí)配曲線，風(fēng)積沙的主要粒徑范圍為0.25～0.075 mm，粒徑占比為97.2%，顆粒分布均勻，級(jí)配不良。試驗(yàn)中所用的水泥為普通硅酸鹽P·O 42.5水泥，表2為其物理力學(xué)指標(biāo)。試驗(yàn)用水為長(zhǎng)沙市自來(lái)水。

圖1 塔克拉瑪干沙漠風(fēng)積沙

表1 風(fēng)積沙的物理力學(xué)性質(zhì)

表2 水泥的物理力學(xué)性質(zhì)

圖2 風(fēng)積沙的顆粒級(jí)配曲線

2 試樣制備

為研究不同養(yǎng)護(hù)溫度(30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃和80°C)對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的影響，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(溫度(20±2)℃，相對(duì)濕度95%，以下簡(jiǎn)稱20 ℃)作為對(duì)照組。試驗(yàn)方案采用2種壓實(shí)系數(shù)(風(fēng)積沙的干密度與最大干密度的比值)和2種常用的水泥摻量c(水泥與干土風(fēng)積沙的質(zhì)量百分比)，試驗(yàn)方案見(jiàn)表3。

4%，5%水泥摻量下水泥改良風(fēng)積沙混合料的最優(yōu)含水率和最大干密度分別為13.0%，1.72 g·cm?3和13.2%，1.74 g·cm?3[4]。按照試驗(yàn)方案，根據(jù)規(guī)范[18]將水泥、風(fēng)積沙和水按一定比例充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笾瞥苫旌狭?，采用靜力壓實(shí)法制樣，制作成直徑50 mm、高度為50 mm的試件。脫模后，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)采用SHBY-40B型水泥恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱，其它養(yǎng)護(hù)溫度采用101型恒溫鼓風(fēng)干燥箱控制，養(yǎng)護(hù)6 d，然后將試件放入浸泡24 h，水面高出試件頂面2.5 cm，取出試件用抹布吸去試件表面的水分，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用ETM504C微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，加載速率控制在1 mm/min。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式如下：

式中：u為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa；為試件破壞時(shí)的最大荷載，N；為試件面積，mm2。

表3 試驗(yàn)方案

為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性，每一組試驗(yàn)測(cè)試6個(gè)相同狀態(tài)的試樣，對(duì)6個(gè)試樣的試驗(yàn)值取平均值，若無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差大于容許差值10%，應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3所示。應(yīng)力隨著應(yīng)變的增大而增大，達(dá)到峰值應(yīng)力后，應(yīng)力隨著應(yīng)變的增大而降低。應(yīng)力應(yīng)變曲線近似偏態(tài)分布，養(yǎng)護(hù)溫度越高，曲線向左偏移，曲線左偏態(tài)的特征越顯著。

(a) ac=4%，K=0.90；(b) ac=4%，K=0.95；(c) ac=5%，K=0.90；(d) ac=5%，K=0.95

不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響如圖4所示。水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻量和壓實(shí)系數(shù)的增大而增大。不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化范圍為0.2～0.7 MPa。當(dāng)水泥摻量為5%，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大為0.7 MPa；當(dāng)水泥摻量為4%，壓實(shí)系數(shù)為0.90時(shí)，在80 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下，水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最小為0.2 MPa。水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而降低，近似呈線性關(guān)系。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨溫度變化的擬合結(jié)果見(jiàn)表4，2最小值為0.95，擬合效果好。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度降低速率隨著壓實(shí)系數(shù)和的水泥摻量的增大而增大。

根據(jù)規(guī)范[19]要求，基床底層填料的7 d飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于0.45 MPa。新疆和田地區(qū)夏季施工時(shí)，考慮70 ℃高溫養(yǎng)護(hù)條件，摻量5%的水泥改良風(fēng)積沙能滿足基床底層填料設(shè)計(jì)要求。避開(kāi)高溫施工環(huán)境條件，摻量4%的水泥改良風(fēng)積沙能滿足基床底層填料設(shè)計(jì)要求。

為了進(jìn)一步量化不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度影響程度，定義了無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率u[4]，如式(2)所示。

式中：quS為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa；quT為不同養(yǎng)護(hù)溫度下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，MPa。

圖5 水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率隨養(yǎng)護(hù)溫度的變化規(guī)律

圖5為不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率。當(dāng)水泥摻量為5%，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度為30 ℃和80 ℃對(duì)應(yīng)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率分別為1.1%和40.6%。水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為70 ℃時(shí)，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，水泥摻量為4%和5%對(duì)應(yīng)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率分別為39.1%和33.9%。水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率隨著水泥摻量的增大而減小。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為70 ℃時(shí)，水泥摻量為5%時(shí)，壓實(shí)系數(shù)為0.90和0.95對(duì)應(yīng)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率分別為41.6%和33.9%。水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率隨著壓實(shí)系數(shù)的增大而減小。不同養(yǎng)護(hù)溫度條件下水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度損失率變化范圍為1.1%～44.0%。

高溫作用后水泥改良風(fēng)積沙內(nèi)部自由水分蒸發(fā)逸出，產(chǎn)生毛細(xì)裂縫和孔隙，加載后縫隙尖端應(yīng)力集中，從而促使裂縫進(jìn)一步開(kāi)展[20]。此外，高溫加快了水泥改良風(fēng)積沙內(nèi)部自由水蒸發(fā)，使得水泥水化反應(yīng)所需的自由水大幅度減小，導(dǎo)致水泥水化產(chǎn)物減少。

表4 擬合公式和相關(guān)系數(shù)

3.2 不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)峰值應(yīng)變的影響

脆性是評(píng)價(jià)材料的變形性能的一個(gè)重要指標(biāo)，常用峰值應(yīng)變?cè)u(píng)價(jià)材料的脆性[21]。不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變的影響如圖6所示。水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而降低，高溫會(huì)增大水泥改良風(fēng)積沙的脆性，且溫度越高，脆性增強(qiáng)效果越顯著。峰值應(yīng)變降低速率隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而降低，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度從20 ℃升高到30 ℃時(shí)，峰值應(yīng)變降低速率最大。水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變隨著水泥摻量和壓實(shí)系數(shù)的增大而增大。不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變變化范圍為1.2%～2.6%。表5為峰值應(yīng)變隨溫度變化的擬合結(jié)果。峰值應(yīng)變隨溫度變化近似呈反比例函數(shù)關(guān)系，2最小值為0.83，擬合效果較好。為了進(jìn)一步量化不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變影響程度，定義了峰值應(yīng)變損失率L[4]，如式(3)所示。

式中：S為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的峰值應(yīng)變，%；T為不同養(yǎng)護(hù)溫度下的峰值應(yīng)變，%。

水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變損失率隨養(yǎng)護(hù)溫度的變化規(guī)律見(jiàn)圖7。當(dāng)水泥摻量為5%，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度為30°C和80°C對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變損失率分別為19.7%和40.2%。水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變損失率隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高。不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變損失率變化范圍為19.7%～45.7%。

圖6 養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變的影響

圖7 水泥改良風(fēng)積沙的峰值應(yīng)變損失率隨養(yǎng)護(hù)溫度的變化規(guī)律

3.3 不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)剛度的影響

剛度是巖土工程問(wèn)題中確定變形量的設(shè)計(jì)參數(shù)之一，常用割線模量50來(lái)評(píng)價(jià)巖土材料的剛度，50是指峰值應(yīng)力一半的應(yīng)力與相應(yīng)的應(yīng)變之比 值[22]。不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙50的影響如圖8所示。不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的剛度變化范圍為15.2～37.0 MPa。剛度隨著水泥摻量和壓實(shí)系數(shù)的增大而增大，隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高，對(duì)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，結(jié)果見(jiàn)表6，剛度隨溫度近似線性關(guān)系，2大于0.97，擬合效果好。

表5 擬合公式和擬合系數(shù)

圖8 水泥改良風(fēng)積沙的剛度隨不同養(yǎng)護(hù)溫度的變化規(guī)律

為了進(jìn)一步量化不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的剛度影響程度，定義了剛度增長(zhǎng)率E[4]，如式(4)所示。

式中：S為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的剛度，MPa；T為不同養(yǎng)護(hù)溫度條件下的剛度，MPa。

表6 擬合公式和擬合系數(shù)

圖9為不同養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙剛度增長(zhǎng)率的影響。當(dāng)水泥摻量為5%，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度為30 ℃和80 ℃對(duì)應(yīng)的剛度增長(zhǎng)率分別為18.0%和77.9%。水泥改良風(fēng)積沙的剛度增長(zhǎng)率隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高，且增長(zhǎng)幅度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為70 ℃時(shí)，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，水泥摻量為4%和5%對(duì)應(yīng)的剛度增長(zhǎng)率分別為43.6%和59.4%。水泥改良風(fēng)積沙的剛度增長(zhǎng)率隨著水泥摻量的增大而增大。當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為70 ℃時(shí)，水泥摻量為5%時(shí)，壓實(shí)系數(shù)為0.90和0.95對(duì)應(yīng)的剛度增長(zhǎng)率分別為54.3%和59.4%。水泥改良風(fēng)積沙的剛度增長(zhǎng)率隨著壓實(shí)系數(shù)的增大而增大。不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的剛度增長(zhǎng)率變化范圍為12.0%～77.9%。

圖9 養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥改良風(fēng)積沙的剛度增長(zhǎng)率的影響

3.4 破壞模式

圖10為破壞后的水泥改良風(fēng)積沙試樣。水泥改良風(fēng)積沙的破壞模式呈現(xiàn)出典型的脆性破壞，破壞后的試樣四周土塊均脫落，試樣呈現(xiàn)雙三角錐形狀。

圖10 水泥改良風(fēng)積沙的破壞模式

4 結(jié)論

1) 水泥改良風(fēng)積沙的應(yīng)力應(yīng)變曲線近似偏態(tài)分布，具有左偏態(tài)的特性。養(yǎng)護(hù)溫度越高，左偏態(tài)的特征越顯著。

2) 在相同濕度條件下，水泥改良風(fēng)積沙的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高近似呈線性降低，強(qiáng)度損失率隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高。當(dāng)水泥摻量為5%，壓實(shí)系數(shù)為0.95時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度為50 ℃和80 ℃對(duì)應(yīng)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為0.6 MPa和0.4 MPa，強(qiáng)度損失率分別為17.4%和40.6%。

3) 新疆和田地區(qū)夏季施工時(shí)，考慮70 ℃高溫養(yǎng)護(hù)條件，水泥摻量5%的水泥改良風(fēng)積沙能滿足基床底層填料設(shè)計(jì)要求。避開(kāi)高溫施工環(huán)境條件，水泥摻量4%的水泥改良風(fēng)積沙能滿足基床底層填料設(shè)計(jì)要求。

4) 在相同濕度條件下，水泥改良風(fēng)積沙的剛度隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高近似呈線性增大，剛度增長(zhǎng)率隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高而升高。不同養(yǎng)護(hù)溫度下水泥改良風(fēng)積沙的剛度增長(zhǎng)率變化范圍為12.0%～ 77.9%。

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Experimental study on unconfined compressive strength of cement-improved aeolian sand under different curing temperature

YAN Wei1, RUAN Bo2, ZHENG Shilong2, DING Hui2, NIE Rusong2, RUAN Chenxi2

(1. Hunan Zhongda Design Institute Co., Ltd., Changsha 410075, China;2. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

In order to study the effect of different curing temperature on cement-stabilized aeolian sand, a series of unconfined compressive strength tests were carried out. The curing temperatures for the specimens were 30 ℃, 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃, 70 ℃ and 80 ℃, respectively. The cement content was 4% and 5% and the degree of compaction was 0.90 and 0.95, respectively. The effects of different curing temperatures on the stress-strain curve, unconfined compressive strength, peak strain and stiffness of cement-stabilized aeolian sand were studied. The results show that, with the increase of curing temperature, the left skewness of the stress-strain curve of cement-stabilized aeolian sand becomes more obvious, the unconfined compressive strength decreases approximately linearly, the peak strain decreases approximately inversely, and the stiffness increases approximately linearly. Compared with standard curing condition, when the cement content is 5% and the degree of compaction is 0.95, the unconfined compressive strength of the cement-stabilized aeolian sand cured at 30 ℃, 50 ℃ and 80 ℃ is reduced by 1.1%, 17.4% and 40.6%, respectively. The peak strain is reduced by 19.7%, 31.8% and 40.2%, respectively, and the stiffness is increased by 18.0%, 32.6% and 77.9%, respectively. During summer construction in the Taklimakan Desert, considering the high temperature of 70 ℃, the cement-stabilized aeolian sand with 5% cement content can meet the design requirements of surface layer of the railway subgrade bed. The research results provide reference for the design and construction of railway subgrade filling using aeolian sand.

cement-stabilized aeolian sand; Taklimakan desert; curing temperature; unconfined compressive strength; peak strain; stiffness

TU447

A

1672 ? 7029(2021)03 ? 0678 ? 09

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200919

2020?10?05

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51878666)

聶如松(1980?)，男，湖南衡陽(yáng)人，副教授，博士，從事鐵路路基及橋梁樁基礎(chǔ)工程方面的教學(xué)、科研工作；E?mail：nierusong97@csu. edu.cn

(編輯 蔣學(xué)東)