2.6 水泥土的渗透性

水泥土的渗透系数K随着加固龄期的增加和水泥掺入比的增加而减小，对于K>10^-5cm/s的软土用10%的水泥加固1个月之后，K值可减小到10^-6cm/s以下，当水泥掺入比由10%增加至20%时，K值可进一步减小至10^-7cm/s以下。水利部淮委水利科学研究院宋新江等人研究的结果是，水泥土防渗墙水泥的最佳掺入比为12%。

选择不同水泥品种、不同种类的土的各水泥掺入比、水灰比的水泥土进行90d龄期抗渗试验，其结果见表2-17。

从表2-17来看,不论何种水泥加入何种土中,在一定掺入量情况下（水泥掺入比大于7%）所组成的水泥土结构均具有较好的抗渗性能（渗透系数小于5×10^-7cm/s）,水泥掺入比在7%～15%之间时，水泥土的渗透系数在4.38×10^-7~0.10×10^-7cm/s之间。

水泥土的抗渗性能受较多因素影响,从试验结果来看：

（1）水泥土的抗渗性能受土质和水泥品种的影响。粉土和砂土选用复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥拌制水泥土时渗透系数接近（复合硅酸盐水泥略小一些），采用矿渣硅酸盐水泥时渗透系数则大一些，约为采用其他两种水泥的2倍。而粉质黏土选用复合硅酸盐水泥拌制水泥土时渗透系数最小，用普通硅酸盐水泥时次之，选用矿渣硅酸盐水泥时渗透系数最大，达到采用其他水泥的3～10倍。

（2）水泥土渗透系数随水泥掺入比增加而降低。从渗透系数与水泥掺入比的乘积来看，它随着掺入比增加而逐渐降低，这表明渗透系数降低的幅度高于水泥掺入比增加的幅度。其中两种乘积变化幅度较大的表明水泥掺入比的变化对水泥土渗透系数影响较大。表2-16数据显示，水泥品种和土质的不同，在水泥掺入比变化时，对渗透系数的影响大小也有所差异。对于粉土和砂土，采用复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥拌制水泥土时，掺入比的变化对其渗透系数影响较大，而矿渣硅酸盐水泥掺入比的变化对水泥土渗透系数影响略小一些。对于粉质黏土，采用复合硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制水泥土时，掺入比的变化对其渗透系数影响较大，而普通硅酸盐水泥掺入比的变化对水泥土渗透系数影响略小一些。

（3）水泥土破坏比降受水泥掺入比的影响。随着水泥掺入比的增加，水泥土破坏比降有逐渐增加的趋势。

（4）水泥土破坏比降受土质和水泥品种的影响。采用同一种水泥、相同掺入比时，三种土质的水泥土破坏比降规律为：λ_粉质黏土≥λ_粉土≥λ_砂土。

而对于不同土质采用不同水泥时，水泥土破坏比降规律略有差异，具体表现为：

粉质黏土：λ_PC≥λ_PO≥λ_PS；

粉土：λ_PO≥λ_PC≥λ_PS；

砂土：λ_PC≥λ_PO≥λ_PS。

总之，水泥土的抗渗性能受土质、水泥品种、水泥掺入比和水泥强度等多因素影响。从提高水泥土抗渗性能角度出发，根据试验结果，粉质黏土宜首先选用复合硅酸盐水泥，其次选用普通硅酸盐水泥，选用矿渣硅酸盐水泥时抗渗效果稍差一些；粉土和砂土选用复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥时效果接近，采用矿渣硅酸盐水泥时抗渗效果略差一些。总体来看：不管是何种土质，复合硅酸盐水泥是首选，普通硅酸盐水泥是备用，但采用矿渣硅酸盐水泥亦能够满足正常要求。

在满足渗透性要求情况下，8%～10%水泥土掺入比是最经济的，再提高水泥土掺入比不能显著地减少水泥土渗透系数。同时，指出龄期对渗透系数有明显影响，即龄期越长渗透系数越低。

汤怡新、刘汉龙、朱伟通过对水泥土渗透试验，得到三种不同土质，随着水泥掺量增加渗透系数随之降低的特性。同时，给出了渗透系数随着养护期增长而降低，其关系见图2-7、图2-8。

侯永峰认为，相同龄期的水泥土渗透系数随水泥土掺入比的增加而减小，水泥土掺入量大于10%以后，渗透系数下降变缓；相同掺入比的水泥土渗透系数亦随龄期的增大而减小；龄期大于28d，渗透系数降低幅度趋于平缓；同时，当掺入比大于15%，不同掺入比水泥土龄期达到90d渗透系数差别较少，大小基本相等，其关系见图2-9、图2-10。

廖志萍认为堤防水泥固化土随着水泥掺入比增加和龄期的增长，水泥土的渗透系数曲线开始阶段减小显著，后期趋于平缓；同时，指出水泥掺入量为3%、5%、8%、10%，水灰比为0、0.5、1.0，龄期7d、14d、28d时，水泥土渗透系数在1×10^-5～1×10^-6 cm/s之间，均满足堤防加固所需的抗渗性要求。

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[1] 在砂层中可高达5.0MPa以上。