1.1.1水泥土的概念
肖林在《建筑材料水泥土》教程中将水泥土定义为无机素土中掺入少量硅酸盐水泥，掺水拌匀后，使其密实，并经过适当养护，水泥颗粒与土粒间产生理化反应，逐渐硬化后成为一种新的物质。
池永寿等人在《高压喷注水泥土桩基的设计与计算》教材中将水泥土定义为以水泥为主剂，用水泥浆或水泥粉，按用途选取适当的配合比，与土搅拌均匀混合，使水泥与土起物理化学作用，经机械压实和养护后形成整体的、坚硬的、水稳定性的建筑材料。
JGJ/T233-2011水泥土配合比设计规程中将水泥土定义为水泥和土以及其他组分按适当比例混合、拌制并经硬化而成的材料，其英文翻译为“cement soil”。
美国混凝土学会ACI SP-19将水泥土定义为土/骨料、硅酸盐水泥、包括火山灰在内的添加剂（需要时）和水的混合物，经拌合、振捣和养护而形成的具有特殊工程特性的坚硬材料。
1.1.2 水泥土的特点
（1）原料广泛
一般地对于土料、水泥品种，标号和拌合水无过多限制。
（2）改善土性
加入水泥后，可以降低土的塑性、增大土的凝聚力和内摩擦角，使的承载力和固结特性得到改善。
可以通过增加外加剂或者调整成分配比，来满足工程要求。
（4）可塑性好
对于湿塑性的水泥土，可以根据建筑物的形状成型，可以整体浇注，也可现场预制。
（5）立即成型
水泥土材料由于土中含有一定数量极细的胶凝颗粒，在外加功能的作用下，能够在水泥凝固之前起固结骨料的作用，因而水泥土预制品成型后可立即脱模而不受影响。
（6）强度不高重量较大
其一般不宜用于薄、轻、巧等建筑物。
（7）遇水软化比较严重
主要受到土料结构不稳和亲水性强的影响，遇水后暂时强度降低。
（8）施工质量要求较高
水泥土中的土料不能被水泥完全固结，从这个角度上讲，其施工质量甚至比混凝土严格。
总之，水泥土是一种经济效益、社会效益和环境效益明显的建筑工程材料，己被广泛应用于水利工程的大坝地基加固、防渗堵漏、路面基层材料和渠道防渗衬砌及工业与民用建筑、高速公路、铁路、机场等的软基加固。
1.2水泥土在国内的应用研究现状
我国从20世纪70年代初开始对水泥土进行试验和推广。水泥土最初的应用研究开始于水利工程，七十年代中后期，国内水利科研等单位相继开展了水泥土的应用研究工作，比较深入地研究了材料的一些基本物理力学性能。例如1974年长江流域规划办公室水利水电科学研究院在荆江大堤颜家台进行了水泥土护坡试验；内蒙古水利勘测设计院在红领巾水库灌区用水泥土进行了渠道防渗试验；广东省水利科学研究所在酸性土壤的农田里埋设水泥土管进行了排灌试验；北京市水利科技情报站翻译了美国硅酸盐水泥协会的“试验手册”；1978年天津市水利科学研究所对水泥土在国内外水利工程上的应用作了综合报道。这些材料对于我国水泥土的应用研究起了积极的推动作用。1974年沈抚南线公路上第一次采用水泥稳定土作为高级沥青面层的基层，开拓了水泥土在公路工程应用的先例。随后，广东省、黑龙江省、北京市等地区也尝试采用水泥稳定土作为沥青混凝土干线公路的基层和底基层。近几十年来，水泥土在软土地基处理领域方面发展迅速，取得了一定的研究成果。刘建军对上海地区水泥加固土的工程性质进行了试验研究，他认为上海地区的水泥土与天然土相比，其内聚力和内摩擦角都有所增加。孙立川等人研究了三种不同种类土（粉土、粉质粘土、淤泥质粘土）对水泥搅拌土工程性质的影响，比较后发现随着水泥掺量的增加，粉土的抗压强度最大，其次是粉质粘土，最低的是淤泥质粘土。高国瑞等人研究水泥 土的宏观和微观特性，分析了水泥固化软土的作用机理。黄新等人经过研究认为利用废石膏和水泥配合加固软土，与单纯用水泥加固相比，可显著提高加固效果。李治平等人经过室内试验研究，通过对试验结果的分析后建议：在水泥土搅拌桩施工时水泥掺入量宜控制在 15%～20%之间，若单纯考虑软土的含水量，则当含水量小于 50%时，适合用水泥浆搅拌法加固，若含水量大于 50%，则宜用水泥粉搅拌法施工。曾庆军主要针对珠三角地区淤泥质粘土水泥土进行了现场试验与室内试验比较后发现，28 天龄期时，现场水泥土无侧限抗压强度为室内水泥土无侧限抗压强度的一半。周敏峰针对水泥土桩复合地基的工作机理和破坏形式进行了深入系统地研究，建立了水泥土的力学模型及模拟分析方法，给出了水泥土桩破坏时的桩土应力比，淤泥质土，粉质粘土。王宝勋针对天津滨海新区海积软土，分析了其结构特征和影响强度的主要因素，提出了水泥土强度弱化因子的概念，发现了水泥土搅拌法存在水泥饱和效应。
1.3水泥土在国外的应用研究现状
国外对于水泥加固土的研究和应用，从20世纪初就开始了。1915年美国佛罗里达(Florida)州一位大胆的铺路承包人，在修筑奥克街的一段，是他用在海湾挖出的贝壳采用
犁将它和砂子、水泥混合在一起，经10t蒸汽压路机将表面压实而成。无意识地创造了很可能是世界上首次应用水泥土的实例。除美国外，印度、赞比亚、肯尼亚等国也大量使用水泥土作防渗材料或建筑材料。Yamamoto研究了试件尺寸与水泥土无侧限抗压强度的关系。研究表明，在长径比恒定的情况下，试件的直径越小，强度越大。随着长径比的增加，强度缓慢变小。当压力为无侧限抗压强度的一半时，切线模量随着直径递增。Gotoh研究了 pH 值、含水量、粘粒含量等对水泥土无侧限抗压强度的影响，并得到了水泥含量随着不同的 pH 值、含水量、粘粒含量等变化的修正公式，该公式为工程上获得较均匀的水泥混合土强度提供了计算依据。Shin等人在不同的养护条件下进行室内试验，根据不同的水灰比、不同含水量制作了500个水泥土试件，结果表明：当试件的含水量达到 80%以后，无侧限抗压强度的增长趋势并无明显规律。并在此基础上提出了一种现场标准试验的方法。Shenbaga R. Kaniraj等建立了固化土强度与龄期、粉煤灰掺量和水泥掺量之间的函数关系。Gerald 和 Shahriar的试验研究结果表明：水泥土的 pH 值与原状土的塑性指数相关，且 pH 值与水泥含量有紧密联系。同时指出：水泥土的无侧限抗压强度与原状土的塑性指数成反比，塑性指数越高这一结果越明显。D.T.Eriktius等采用水泥对淤泥质土进行固化，随着水泥掺量的增加，固化土的液塑限降低，无侧限抗压强度和剪切强度显著提高。
Shibata对不同养护条件下的水泥土进行研究发现：在龄期小于90天时，水泥土强度持续增长，即使是在含盐较高的水中，其强度仍然持续增长，当龄期大于90天时其无侧限抗压强度达到某一值后，强度增长很慢。Horpibulsuk 和 Miura通过试验得出：可以用 28 天龄期的水泥土强度推求其它龄期的水泥土强度，同时得出以 28 天龄期下某一水灰比为基准来预测其他水灰比的水泥土强度的方法。 Mostafa A.Ismail等通过三轴试验研究不同种类的水泥对固化土抗剪特性的影响。Tremblay 和 Duchesne在两种不同的土中加入了 10%的水泥和13种不同的有机物通过室内试验来分析其胶结作用。结果表明：碳氢化合物、石油等在水中不能解的物质会减缓水泥土中水泥水化作用，但对最终强度影响不大。但是当土壤溶的pH值小于9时，会对胶结产物的生成有很大影响，产生的强度几乎为 0。Kitazume通过试验研究养护条件对水泥土强度的影响，由不同的养护条件，将水泥土分别养护在淡水、海水和软土中，研究了不同养护条件下水泥土的强度变化情况。同时，他还测定了水泥土中钙含量的分布，出了钙含量与强度分布之间的关系。Glen A.Lorenzo等采用固化后的孔隙比与水泥掺量之比来表征固化土的压缩变形特性。S.Kolias等采用粉煤灰和水泥对细粒粘土进行固化，随着固化材料的增加，固化土的塑性降低，抗压强度提高，模量增加。G.M.Filz等为了考虑原土中的含水量对固化土强度的影响，引入总水灰比的概念预测
固化土的强度。Fook-Hou Lee等提出同时引入水灰比和土灰比来反映固化土的强度和模量的变化。Huat通过试验发现有机质含量高的土对水泥土的力学性质起消极的作用。同时，水泥土的液限和最佳含水量随着水泥含量的增加而降低，而水泥土的最大干密度随着水泥含量的增加而增大。Kweishr Li 研究了用水泥、粉煤灰和一种来自日本的化学物质加固土体。
第二章 水泥土的基本物理性能试验
2.1 试样含水率试验
2.1.1试验目的
土的含水率指土在105—1100C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。所以，试验的目的：测定土的含水率。
2.1.2 试验方法适用范围
1、烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土都可以采用。
2、酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土的含水率。
3、比重法：适用于砂类土。
2.1.3仪器设备
①烘箱：采用电热烘箱；②天平：称量610g,分度值0.01g；③其他：干燥器，称量盒。
2.1.4操作步骤
蒸纱锅 1、取代表性试样，粘性土为15—30g,砂性土、有机质土为 50g,放入质量为m0的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m1，精确至0.01g.
2、打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105——1100C的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65——700C的恒温下烘至恒量。
3、将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m2为，精确至0.01g。
4、计算含水率：按下式计算:
（2-1）
式中 —含水率（%），精确至0.01%；
—称量盒加湿土质量（g）；
—称量盒加干土质量（g）；
—称量盒质量（g）。
含水率（%） | 小于10 | 10—40 | 大于40 | |
允许平行差值（%） | 0.5 | 1.0 | 2.0 | |
| | | | |
5、要求：①计算准确至0.1%；②本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定,每组取两次土样测定含水量，取其算术平均值作为最后成果。
水电安装开槽机
2.1.4 试验结果
表2-1 试样含水率测定结果表
试样名称 | 盒号 | 盒质量 （g） | 盒加湿土质量（g） | 盒加干土质量（g） | 湿土质量 （g） | 干土质量 （g） | 含水率 （%） | 平均含水率（%） |
土样 | 1# | 15.81 | 44.87 | 44.55 | 29.06 | 28.74生产H | 1.11 | 1.16 |
2# | 16.88 | 39.84 | 二维力传感器39.57 | 22.96 | 22.69 | 1.19 |
3# | 12.10 | 42.53 | 42.18 | 30.43 | 30.08 | 1.17 |
水泥 | 4# | 16.65 | 35.83 | 35.77 | 19.18 | 19.12 | 0.31 | 0.23 |
5# | 16.20 | 32.76 | 32.73 | 16.56 | 16.53 | 0.18 |
6# | 16.30 | 37.49 | 37.45 | 21.19 | 21.15 | 0.19 |
脱硫石膏 | 7# | 17.15 | 39.03 | 34.96 | 21.88 | 17.81 | 22.85 | 22.80 |
8# | 16.09 | 42.92 | 37.94 | 26.83 | 21.85 | 22.79 |
9# | 16.58 | 43.33 | 38.37 | 26.75 | 21.79 | 22.76 |
50℃下烘干的脱硫石膏 | 7’# | 16.28 | 51.20 | 电弧螺柱焊机46.52 | 34.92 | 30.24 | 15.48 | 15.32 |
8’# | 17.13 | 53.80 | 48.97 | 36.67 | 31.84 | 15.17 |
9’# | 16.58 | 51.00 | 46.43 | 34.42 | 29.85 | 15.31 |
粉煤灰 | 10# | 15.86 | 34.20 | 34.12 | 18.34 | 18.26 | 0.44 | 0.41 |
11# | 16.90 | 37.70 | 37.61 | 20.8 | 20.71 | 0.43 |
12# | 16.51 | 38.10 | 38.02 | 21.59 | 21.51 | 0.37 冶金石灰 |
| | | | | | | | |
2.2 土的比重试验
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