水泥加固对红土抗剪强度特性的影响

直剪试验结果表明：与素红土相比，水泥的加入和试样的养护显著增强了红土的抗剪性能。随着水泥加入比例的增大和试样养护时间的延长，水泥加固红土的抗剪强度及抗剪强度指标都增大，黏聚力的增大幅度大于内摩擦角的增大幅度。

1.水泥加入比例对红土抗剪强度特性的影响

水泥加固红土的抗剪强度越大，黏聚力越高。水泥加入红土后，部分包裹红土颗粒形成粗大的团粒，部分填充在团粒之间，使得水泥的胶结作用增强，进而增强了红土团粒之间的联结力；当水泥越多，包裹和填充的作用越充分，胶结作用越强；养护时间越长，胶结作用也越强，水泥加固红土的结构稳定性越好，承受外荷载的能力越大。

水泥加入红土后，一部分包裹红土颗粒形成较大的团粒，一部分则充填在团粒之间的孔隙中，提高其密实性，使得红土颗粒之间的胶结能力增大，颗粒之间的联结力增强，结构稳定性增加。在相同外力作用下，红土颗粒之间不易发生错动，要使红土颗粒之间发生相互错动，就需要更大的外荷载，这在宏观上就表现为水泥加固红土的抗剪强度及抗剪强度指标的增大（见图4－7、图4－8、图4－9）；但由于水泥颗粒细小，水泥加入红土后颗粒级配情况并无明显改变，故水泥对红土黏聚力的影响大于对内摩擦角的影响。如在试样不养护的情况下，素红土的黏聚力为69.4kPa，内摩擦角为28.8°；而水泥加入比例为15%的红土，黏聚力为200.3kPa，内摩擦角为34.5°。

水泥加固红土抗剪强度增大这一点在制样过程中就能明显地感受到，对水泥加固红土取样比对素红土取样困难得多，水泥加入比例越多，取样难度越大。综合说明水泥加入红土能使红土的抗剪强度得到提高，黏聚力和内摩擦角增大，结构稳定性增强。

随着水泥加入比例的增大，水泥所起的包裹、填充作用也越强，颗粒之间的胶结作用也就越强，但水泥和红土颗粒之间存在一个合适的比例关系，水泥加入比例过少，土颗粒过多，水泥就无法分配到每一个土颗粒，使得颗粒之间的胶结能力较弱；继续增加水泥加入比例，加入的水泥颗粒恰好完全分配到每一个土颗粒时，水泥对红土颗粒之间的胶结作用充分发挥，使得水泥加固红土的强度得到最大幅度的提高；若在此基础上，继续增加水泥的加入比例，就会存在一部分水泥没有发挥作用，胶结作用增长较慢；随着水泥加入比例的增大，虽然水泥加固红土的抗剪强度及抗剪强度指标逐渐增大，但是增大幅度逐渐变缓，如图4－10、图4－11、图4－12所示。

因此，水泥加入红土能显著提高红土的抗剪强度及抗剪强度指标，改善红土的力学特性，但水泥加入比例不是越多越好，只有水泥加入比例适中时，水泥的加固作用才能得到最大限度发挥。建议使用水泥加固红土时，最佳加入比例为12%～15%。

2.试样养护时间对红土抗剪强度特性的影响

水泥加固红土经过养护之后，红土团粒之间及表面有新的胶结物质生成，并填充在红土团粒之间的微孔隙中，使得红土中孔隙减少，密实性提高（见图4－18、图4－19、图4－27），红土颗粒之间的接触面积增大，水泥的胶结作用增强，颗粒之间的联结力也就增强，故水泥加固红土经过养护后，黏聚力得到大幅度提高。但由于养护期间试样含水率基本没有变化，所以试样经过养护后，内摩擦角几乎没有变化。如水泥加入比例为8%的加固红土，养护前黏聚力为104.2kPa，内摩擦角为33.2°，而养护28d后黏聚力增加到253.7kPa，内摩擦角增加到35.2°。

在水泥加入比例相同的情况下，随试样养护时间的延长，红土团粒周围的胶结物明显增多，团粒间的孔隙越来越少，密实性越来越好，但由于水泥和红土颗粒的数量一定，所以加固作用不会一直延续下去，存在一个最佳养护时间。养护时间太短，水泥与红土颗粒发生作用生成的胶结物不多，主要起到胶结作用；继续延长试样养护时间，生成的胶结物越来越多，胶结作用得到充分发挥；在此基础上，如果继续延长试样养护时间，生成的胶结物增加并不明显，胶结作用变化不大，故随试样养护时间的延长，水泥加固红土的抗剪强度和黏聚力逐渐增大，但增大的程度逐渐减缓。如水泥加入比例为15%的情况下，养护3d，水泥加固红土的时间强度增长值为19.6kPa/d；养护14d，水泥加固红土的时间强度增长值为8.8kPa/d。因此，水泥加入红土，其加固作用在前期发挥较快，超过一定时间后，强度增长不明显，继续养护下去，没有实际意义。