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摘要：目前国内外的专家、学者对水泥土的研究较为充分，对水泥土强度的研究也非常全面，但是水泥土中的原料—土壤的不同对水泥土的影响很大。例如在砂土与壤土中加入相同量的水泥，固化效果差距很大;同一地区不同地理环境的土壤的水泥固化效果不一样;土壤中盐分、PH值、有机质不同都会引起水泥土性质的不同。因此尽管国内外众多的学者、专家对水泥土的力学性能研究很多，但是针对某一地域的土还需要进一步进行研究，才能了解特定地域水泥土力学性能的特点和规律。粉本文主要分析探讨了掺合粉煤灰的复合水泥土力学性能及耐久性试验，以供参阅。
关键词：粉煤灰；复合水泥土；力学性能；耐久性
1掺合粉煤灰的复合水泥土力学性能实验
1.1掺加粉煤灰对水泥土无侧限抗压强度的影响
粉煤灰作为一种优良的固化材料，经济适用、来源广泛，在混凝土工程中经常使用粉煤灰。本文将粉煤灰配合一定的水泥掺入到土中，加固土体。试验中水泥掺量固定为10%。在常规混凝土配合比中，粉煤灰掺量一般不超过水泥掺量的25%，参考文献中，粉煤灰掺量不超过水泥掺量的50%。由于粉煤灰作为电厂废料，价格低廉。因此本文大胆利用粉煤灰，粉煤灰掺量选为水泥土的5%、10%、15%和20%，为别是水泥掺量的50%，100%，150%，200%。研究粉煤灰掺量对水泥土强度的影响，每组制作四个试块，在龄期为7d、28d、60d、90d测抗压强度。实验结果表明：水泥土随着粉煤灰掺量的增加，其强度增长并不明显，强度的增长主要是由于龄期延长所致，单纯掺加粉煤灰的水泥土与不掺加粉煤灰的水泥土强度相差不大，略有提高。分析原因：研究表明粉煤灰颗粒在PH值为13.2的强碱性溶液中，其表层颗粒才会溶解，发生火山灰作用，进而才会以化学作用的形式来增强水泥土的强度。单纯掺加粉煤灰虽然会对水泥土强度产生积极影响，但是能够激发的火山灰作用极其微弱，粉煤灰增强水泥土强度的作用主要是依靠粉煤灰的形态效应。
1.2激发粉煤灰活性的粉煤灰水泥土力学性能的试验研究
前面研究粉煤灰掺量对粉煤灰水泥土强度的影响并不显著，原因是粉煤灰对水泥土的贡献主要是粉煤灰的形态效应，没有充分发挥粉煤灰的化学固化作用，即火山灰作用。为了发挥水泥土中粉煤灰的火山灰作用，在水泥土中适当增加强碱，提高水泥土的PH值，激发粉煤灰活性，来激发粉煤灰的火山灰作用。激发粉煤灰活性可以通过碱性激发、机械磨细两种方法，而碱性激发粉煤灰作用的方法简单实用。
1.3影响粉煤灰水泥土性能的因素
采用丰富的F类、Ⅰ级粉煤灰做原料，把材料在球磨机上进行磨细。选取水泥掺量为10%，养护龄期为28d，采用标准养护。试验分为四组，一组掺加不磨细的粉煤灰，另一组掺加磨细的粉煤灰。第三组掺加磨细的粉煤灰和氢氧化钠，第四组掺加不磨细的粉煤灰加氢氧化钠。掺加氢氧化钠的水泥土中氢氧化钠掺量均为0.5%。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加，水泥土强度变化不大。磨细后的粉煤灰比没有磨细的粉煤灰水泥土的强度略大。同样放大1000倍，粉煤灰水泥土的颗粒粒径较大约80μm，而磨细粉煤灰水泥土的粒径约40μm，在掺量相同的情况下，比表面积扩大了1倍。反应相对彻底一些，但是改变程度有限。加碱粉煤灰水泥土强度比不加碱粉煤灰水泥土的强度增长明显，以掺加10%粉煤灰为例，加碱的28d抗压强度为5.83MPa，不加碱的抗压强度为3.12MPa，增长了87%。因为加入氢氧化钠后，粉煤灰的活性被大大激发，火山灰作用得到发挥，使水泥土反应更完全。
2复合水泥土抗冻性能等耐久性试验研究
2.1水泥掺量对水泥土抗冻性影响
对比掺入不同水泥用量的水泥土试块冻融循环试验前后无侧限抗压强度的不同，将试验分为两组，一组将水泥土试块标养28d后直接进行无侧限抗压强度；另一组将水泥土标养28d以后，放在低温试验箱和标养箱中进行冻融循环试验，冻融循环15次以后进行无侧限抗压强度试验。结果表明：水泥土试件的无侧限抗压强度随着水泥的掺量增加近似呈直线增长。但是当水泥掺量超过20%以后，虽然水泥土无侧限抗压强度仍在增加，但增长的速率已经放缓。冻融后水泥土的无侧限抗压强度降低，水泥掺量越少的水泥土的无侧限抗压强度冻融后损伤越大。
2.2冻融循环对水泥土抗压强度的影响
（1）对掺加不同水泥用量的水泥土进行冻融循环试验，研究表明，水泥掺量越大的水泥土，冻融循环后水泥土的强度的损失率越小，并且近似呈直线增长。当掺入25%的水泥时，冻融循环15次以后强度损失为48%。一般工程要求经过冻融循环后水泥土强度损失小于25%，所以水泥土这种材料的耐久性不适用于工程实际。（2）水泥土未发生冻融循环与经过冻融循环以后，其强度具有线性关系，曲线拟合效果较好。
2.3水泥土抗冻性能研究
选取上述试验所用粉质粘土及水泥，掺加粉煤灰、氢氧化钠、氢氧化钙、表面活性剂物质，按照正交试验方案制作抗冻试块。试件进行28d标准养护，含水率为定值13.8%不变，密实度为95%不变。将复合水泥土冻融循环试验分为六组，第一组将水泥土试件标养28d进行抗压强度试验作为基准组；其它组将复合水泥土经28d标养后分别进行4次、8次、12次、16次、20次冻融循环，之后进行无侧限抗压强度试验。实验结果表明冻融循环4次，质量损失仅为复合原水泥土质量的2.99%；冻融循环8次，质量损失为9.06%；冻融循环12次以后，复合水泥土损失质量为15.04%。研究不同冻融循环次数抗压强度的损失，冻融循环12次以后，复合水泥土无侧限抗压强度损伤加剧，强度损失加快。在工程实际中，由于冬天渠道少水，试块处于非饱和状态，因此，实际水泥土工程中的冻融损失率要比试验形成中的少，复合水泥土的配合比满足水泥土在北方寒区，主要是在内蒙古河套地区的耐久性要求。但是我们看到当冻融次数增多时，也就是实际工程中使用年限长的情况下，水泥土的强度加速递减，需要进一步研究耐久性更好地材料。如果水泥土用于地下工程及道路工程为理想的加固材料；海岸及堤防工程需要对水泥土的耐久性做进一步研究。
2.4孔隙结构对水泥土抗冻胀性能的影响
材料的孔隙数量、孔隙大小以及孔隙性能都会影响到材料的抗冻性能。一般孔隙越多材料的抗冻性能越差；孔隙大小在一定的范围内材料的抗冻性能差，孔隙很大或者很小都能增强材料的抗冻性能。
2.5水泥土抗冲刷能力
选取粉煤灰水泥土的水泥掺量固定为10%，粉煤灰掺量固定为10%，加水量为土壤的16.8%，即总质量的13.44%，土壤质量为66.56%；复合水泥土按最优方案的配比进行：土壤：水泥：水：粉煤灰：氢氧化钙：氢氧化钠：表面活性剂=65.73%：10%：13.27%：7.50%：3%：0.40%：0.10%。为详细记录水流对粉煤灰水泥土及复合水泥土的的冲刷作用，取粉煤灰水泥土及复合水泥土质量相同的6组试块进行试验，每组3块，分别间隔5分钟取出称重，求出质量损失的平均值。试验结果显示粉煤灰水泥土的冲磨程度为20.88g/min，而复合水泥土的冲磨程度为15.36g/min，可见反应相对充分的复合水泥土比粉煤灰水泥土抗冲刷能力强。复合水泥土中的粉煤灰在强碱的作用下，粉煤灰的火山灰作用充分发挥，使水泥的水化反应更加完全，水泥土结构更加致密。
参考文献
[1]莫奕新,庞建勇,黄金坤,王贤昆.粉煤灰-脱硫石膏复合水泥土渗透性试验研究[J].新型建筑材料.2018(01)