水泥土添加剂相对于其他增强水泥土性能的方式，具有好多突出的优点，其适用范围广，施工工期短，费用低，效果显著。因此，得到了广泛关注，具有良好的发展前景。正由于水泥土添加剂的众多优点，国内外专家学者在水泥土添加剂方面作了大量的工作并取得了好多有益成果。如龚晓南、童小东先后在水泥土中加入多种矿物添加剂、生石膏、氢氧化铝、多种液态复合外加剂等，通过水泥土各类强度试验发觉，所添加添加剂就能明显地提升水泥土的硬度，并给出了各添加剂的最佳掺入量，为以上添加剂的工程运用提供了试验根据。叶观宝、陈望春等对不同龄期的掺有SN.Ⅱ的水泥土进行了无侧限抗压强度试验，获得不同龄期外加剂对水泥土强度的影响规律。上述成果对水泥土的广泛应用提供了理论根据和实践参考。但将熟石灰作为添加剂，对水泥加固土初期硬度的试验研究较少，有必要举办进一步试验研究。
内蒙古河套灌区粉质黏土分布广泛，其内部含有有机质[1]，针对这类岩体，添加不同掺量的熟石灰进行无侧限抗压强度试验，研究熟石灰掺量、龄期对水泥土早期硬度发展规律及熟石灰改善水泥土的固化机理，以期为该地区水泥土的进一步开发和应用提供科学根据。
1 试验材料与试验方案
1.1 试验材料
试验用粉质黏土土样取自内蒙古巴彦淖尔盟河套平原，其性化学指标及颗粒组成见表1、表2，颗粒分布曲线见图1。试验采用的水泥为冀东牌普通硅酸盐水泥土P·O.42.5 见表3[2]。熟石灰为Ca（OH）2分析纯，水为普通自来水。
1.2 试验方案
无侧限抗压强度是水泥土最重要的热学性质，通过无侧限抗压强度反映外界和内部诱因对水泥土的影响较为可靠合理。根据往年经验按如下方案安排试验：试件规格为Φ50 mm×H50 mm，水泥掺量为固定值15%，单掺熟石灰浓度分别为0%、1.5%、4.5%和7.5%，测试龄期分别为1、3、9、14、28 和90 d。试件在标准养护箱内养护到设计龄期，通过WYH-300型微机控制万能试验机测试件的无侧限抗压强度。
熟石灰水泥土固化机理探讨
水泥土的硬度下降主要借助水泥土中物理加固作用和化学填充作用。东南大学李迎春[3]，同济大学张雄[4]等的研究表明在水泥土中水泥水化作用、离子交换作用、火山灰作用和碳酸化作用是对水泥土强度影响较大的四种物理作用，除水泥水化作用外其他三种物理作用都须要熟石灰的直接参与。水泥的水化作用通常在28 d 内基本完成，对水泥土早期硬度影响较大，水泥水化作用生成的氢氧化钙达到饱和后，将保证水泥土中水化生成物结晶的稳定性；火山灰作用进程平缓，对水泥土后期硬度下降的贡献较大。李坚利等[5]的研究表明氢氧化钙含量高于2 mol·L-1时，水泥水化生成物主要为硅酸凝胶，氢氧化钙含量低于2 mol·L-1时，水泥水化主要生成水化硅酸钙。苏胜等[6]的试验研究强调氢氧化钙为混凝土提供酸性环境，一旦混凝土中氢氧化钙大量流失，混凝土气相pH 值增长到一定程度时，水化硅酸钙开始分解。黄新[8]等对比了不同氢氧化钙含量下的水泥土强度特点，证明水泥土缺少氢氧化钙会严重减少水泥土强度。由于水泥土密实度较混凝土小得多，其结构稳定性差对环境侵蚀愈发敏感，与混凝土相比水化硅酸钙更易分解，所以水泥土中更需要大量氢氧化钙保护水化硅酸钙等水化生成物的稳定性。不仅这么，水泥土中离子交换作用和火山灰作用消耗掉大量的氢氧化钙，使得水泥土中的氢氧化钙有可能达不到饱和，严重影响水泥土的稳定性[7]。综上所述，水泥土中加入熟石灰是必要的，熟石灰是水泥土长期稳定的维护者和重要参与者。
土质对水泥土反应机理影响较大。对于不同的土质，水化作用、离子交换作用、火山灰作用和碳酸化作用发挥的程度有所不同。对于通常粘性土，其主要组成物质为硅质物质和铝制物质，粘土颗粒粒径通常较小，其中存在游离硅、铝化合物[7]。Diamond 和Kinter[9]发现黏土颗粒表面才能吸收自身重量3%的熟石灰，并且随着龄期的下降熟石灰消耗量会小于3%。我们晓得混凝土中水泥石成份包含70%左右的水化硅酸钙、20%左右的熟石灰以及其他水化产物。由此可见水泥土中水泥掺量为15%时，水泥土中熟石灰的生成量刚好为水泥土总质量的3%左右[10]。虽然各类黏土土质变化较大，但是从上述剖析中仍然才能得出水泥土中熟石灰消耗完全是有可能发生的。根据北京航空航天大学黄新[8]等论断，一旦熟石灰完全消耗掉，水泥水化生成硅酸凝胶，对水泥土强度几乎没有提高作用，因此加入一定量熟石灰是必要的。表4 和图2 表明熟石灰掺量在4.5%以下时，除某些组硬度变化没有规律外，水泥土强度总体上随熟石灰掺量降低而降低。当熟石灰掺量超过4.5%时，随着熟石灰掺量的降低水泥土强度基本保持不变。试验结果进一步证明了以上文献的推论，既存在熟石灰最优掺量，试验中熟石灰掺量超过4.5%时，基本上满足了各类作用的消耗量，从而有前面熟石灰掺量为7.5%时的水泥土强度基本上没有太大变化[7]。
从表2 知水泥土使用的黏土大于0.005 mm 的颗粒占黏土中质量的16.84%，从图1 可以恐怕出使用的黏土粒径大于0.002 mm 的颗粒约占7%。一般将大于0.002 mm 的黏土颗粒认作黏土矿物[11]，可见使用的黏土包含一定数目的黏土矿物。粘土矿物的一部分具有一定的活性，能和熟石灰发生离子交换作用和火山灰作用，可见使用的粉质黏土中黏土矿物浓度较少，一定程度上解释表4 和图2 中水泥土随熟石灰掺量降低硬度下降平缓的现象[7]。在水泥土里添加熟石灰，虽然熟石灰的添加量较高，但是水泥土强度下降却较低。可见熟石灰对配制的水泥土强度贡献有限。熟石灰是离子交换作用和火山灰作用中的重要参与者，但是同时也表明离子交换作用和火山灰作用对水泥土强度贡献有限，从而得出水泥土中水化作用依然是水泥土强度的最重要来源，对水泥土较为重要的离子交换作用和火山灰作用似乎就能提升水泥土强度，但是增强幅度十分有限
