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,234 北京科技大学学报 第30卷 世纪60年代末，扫描电子显微镜(SEM)和透射电 化24h·土料湿化后，按计算出的相应水泥量配比 子镜(TEM)的发展为材料微组构特征的研究提供 拌匀，每次取单个试样质量的1/4倒入试模内，分四 了强有力的工具.Collins和MeGown!②，Sergeyev 层击实，击实后每层高度均为37.5mm,制样时各分 和Osipov等3]、Al-Rawas等通过对土组构的系统 层交界处的水泥土面刨毛处理，试块脱模时间为 研究，提出了土体组构的分类，这种分类方案已被广 24h,脱模后立即送养护室，在标准养护条件下按实 泛地应用到各种工程土的研究中].近年来，电 验要求分别养护7,14,28,60,90d,到要求养护龄 镜技术也开始应用于水泥土的微观结构研究，特别 期后分别测定水泥土块的无侧限抗压强度，并观测 是在建筑材料领域已有报道[$]. 不同龄期水泥土块的微观结构 1试样制备 2不同养护龄期水泥土块的无侧限抗压 击实水泥土试块的制作采用规范(JGJ50007一 强度 2002)给出的方法，试样尺寸为150mm×150mm× 击实水泥土块的强度一般用无侧限抗压强度指 150mm,干密度为1.80gcm-3,水泥掺入比为1：6 标表示，与水泥掺入比、水泥标号、拌和土的种类、击 (质量比)·拌和土料为石家庄某地粉土和粉质粘 实能量的大小、养护龄期、外掺剂等因素有关[9.击 土.将野外取回的土样风干碾碎，过5mm筛拌匀， 实水泥土的水泥掺入比、击实能越大，水泥标号越 并测定土样的风干含水量，根据水泥土击实实验结 高，拌和土料的土性越好，则其强度越高9] 果求出的最大干密度和最优含水量，计算制作击实 表1是在不同养护龄期下粉土和粉质粘土击实水泥 水泥土块样品需加的水量和风干后的土料、水泥量. 土块的无侧限抗压强度实验结果，表1显示击实水 称量每组风干土料，并加入所需水，放入塑料袋中湿 泥土块无侧抗压强度随养护龄期的增长而增加 表1不同土类、不同养护龄期水泥土块无侧限抗压强度实验结果 Table I Unconfined compressive strength test results of compacted cement-soils with different soils and curing time 养护龄 水泥掺入 粉质粘土 粉土 期/a 质量比 无侧限抗压强度/MPa 与90d强度的比/% 无侧限抗压强度/MPa 与90d强度的比/% 7 1±6 1.87 38 3.39 65 14 1:6 2.73 56 3.96 76 28 1:6 2.97 61 4.84 93 60 1±6 4.43 91 5.21 100 90 1:6 4.86 100 5.22 100 由表1可知，不同拌和土料短龄期的击实水泥 关，各养护龄期的水泥土表现出不同的微观结构特 土块无侧限抗压强度增长幅度较大·粉质粘土水泥 征.待击实水泥土块试块达养护龄期后，在每个试 土块7d抗压强度是90d的38%，粉土水泥土块7d 块上取3~4个小样，将小样粘贴到电镜的铝制托盘 抗压强度是90d的65%.粉质粘土水泥土块28d 上，干燥后镀制金膜，样品制备好后立即进行水泥土 抗压强度是90d的61%，粉土水泥土块28d抗压强 微观结构观测，所有微观结构观测均在中国地质大 度是90d的93%.随养护龄期增长，抗压强度值持 学扫描电镜室完成， 续增加，但增加幅度减小.粉质粘土水泥土块60d 在扫描电镜下观测，养护7d的粉土水泥土块 抗压强度是90d的91%，粉土水泥土块60d抗压强 中，水泥粉粒已发生水化水解反应，形成絮状或纤维 度与90d的基本一致.已有资料表明9，龄期90d 状水泥水化物，但尚未完全结晶成水化物晶体 以后击实水泥土抗压强度仍然会继续增长，但从本 (图1)·水化物主要生长于碎屑颗粒周围、粒间孔 次实验结果来看，60d龄期的强度基本上可以代表 隙或土团粒之间的孔隙中.此阶段≥50m的孔隙 击实水泥土块的长期强度 少见，≤5m的孔隙较多，特别是≤23Hm的微孔 3不同养护龄期击实水泥土块微观结构 普遍存在，介于二者之间的孔隙也可以见到.粉土 水泥土块粒间仍以颗粒接触关系为主，粒间及颗粒 特征 周围大都被水泥粉粒包裹，从而使颗粒边界模糊 击实水泥土的强度高低与其微观结构密切相 粉质粘土由于粘土矿物含量较高，土颗粒常发生团世纪60年代末扫描电子显微镜（SEM）和透射电 子镜（TEM）的发展为材料微组构特征的研究提供 了强有力的工具．Collins 和 McGown ［2］、Sergeyev 和 Osipov 等［3］、A-l Rawas 等［4］通过对土组构的系统 研究提出了土体组构的分类这种分类方案已被广 泛地应用到各种工程土的研究中［5—6］．近年来电 镜技术也开始应用于水泥土的微观结构研究特别 是在建筑材料领域已有报道［7—8］． 1 试样制备 击实水泥土试块的制作采用规范（JGJ50007— 2002）给出的方法试样尺寸为150mm×150mm× 150mm干密度为1∙80g·cm —3水泥掺入比为1∶6 （质量比）．拌和土料为石家庄某地粉土和粉质粘 土．将野外取回的土样风干碾碎过5mm 筛拌匀 并测定土样的风干含水量．根据水泥土击实实验结 果求出的最大干密度和最优含水量计算制作击实 水泥土块样品需加的水量和风干后的土料、水泥量． 称量每组风干土料并加入所需水放入塑料袋中湿 化24h．土料湿化后按计算出的相应水泥量配比 拌匀每次取单个试样质量的1／4倒入试模内分四 层击实击实后每层高度均为37∙5mm制样时各分 层交界处的水泥土面刨毛处理．试块脱模时间为 24h脱模后立即送养护室在标准养护条件下按实 验要求分别养护714286090d到要求养护龄 期后分别测定水泥土块的无侧限抗压强度并观测 不同龄期水泥土块的微观结构． 2 不同养护龄期水泥土块的无侧限抗压 强度 击实水泥土块的强度一般用无侧限抗压强度指 标表示与水泥掺入比、水泥标号、拌和土的种类、击 实能量的大小、养护龄期、外掺剂等因素有关［9］．击 实水泥土的水泥掺入比、击实能越大水泥标号越 高拌和土料的土性越好则其强度越高［19—10］． 表1是在不同养护龄期下粉土和粉质粘土击实水泥 土块的无侧限抗压强度实验结果．表1显示击实水 泥土块无侧抗压强度随养护龄期的增长而增加． 表1 不同土类、不同养护龄期水泥土块无侧限抗压强度实验结果 Table1 Unconfined compressive strength test results of compacted cement-soils with different soils and curing time 养护龄 期／d 水泥掺入 质量比 粉质粘土 粉土 无侧限抗压强度／MPa 与90d 强度的比／％ 无侧限抗压强度／MPa 与90d 强度的比／％ 7 1∶6 1∙87 38 3∙39 65 14 1∶6 2∙73 56 3∙96 76 28 1∶6 2∙97 61 4∙84 93 60 1∶6 4∙43 91 5∙21 100 90 1∶6 4∙86 100 5∙22 100 由表1可知不同拌和土料短龄期的击实水泥 土块无侧限抗压强度增长幅度较大．粉质粘土水泥 土块7d 抗压强度是90d 的38％粉土水泥土块7d 抗压强度是90d 的65％．粉质粘土水泥土块28d 抗压强度是90d 的61％粉土水泥土块28d 抗压强 度是90d 的93％．随养护龄期增长抗压强度值持 续增加但增加幅度减小．粉质粘土水泥土块60d 抗压强度是90d 的91％粉土水泥土块60d 抗压强 度与90d 的基本一致．已有资料表明［9］龄期90d 以后击实水泥土抗压强度仍然会继续增长．但从本 次实验结果来看60d 龄期的强度基本上可以代表 击实水泥土块的长期强度． 3 不同养护龄期击实水泥土块微观结构 特征 击实水泥土的强度高低与其微观结构密切相 关各养护龄期的水泥土表现出不同的微观结构特 征．待击实水泥土块试块达养护龄期后在每个试 块上取3～4个小样将小样粘贴到电镜的铝制托盘 上干燥后镀制金膜样品制备好后立即进行水泥土 微观结构观测所有微观结构观测均在中国地质大 学扫描电镜室完成． 在扫描电镜下观测养护7d 的粉土水泥土块 中水泥粉粒已发生水化水解反应形成絮状或纤维 状水泥水化物但尚未完全结晶成水化物晶体 （图1）．水化物主要生长于碎屑颗粒周围、粒间孔 隙或土团粒之间的孔隙中．此阶段≥50μm 的孔隙 少见≤5μm 的孔隙较多特别是≤2～3μm 的微孔 普遍存在介于二者之间的孔隙也可以见到．粉土 水泥土块粒间仍以颗粒接触关系为主粒间及颗粒 周围大都被水泥粉粒包裹从而使颗粒边界模糊． 粉质粘土由于粘土矿物含量较高土颗粒常发生团 ·234· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷