胶结土耐久性试验规程

ICS×××团体标准T/CHINCOLDxxxx—20**胶结土耐久性试验规程SpecificationforDurabilityofCementedSoilTestXXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中国大坝工程学会发布总则1.0.1为规范胶结土耐久性试验方法，特制定本规程。1.0.2本规程规定了胶结土耐久性试验的基本要求。1.0.3本规程适用于水利水电工程中胶结土耐久性室内试验，现场试验可参照执行。试验内容主要包括胶结土膨胀和收缩、干湿循环、冻融循环、长期浸泡、碱-骨料反应、抗渗性的耐久性试验。1.0.4对于大坝表层具有防渗、保护功能的胶结土，其耐久性试验依据本规程进行。1.0.5本规程涉及的主要计量仪器设备，应定期进行检定校准，并在合格期限内使用。1.0.6本规程主要引用下列标准：GB/T50123—2019土工试验方法标准GB/T4935.1-2008土工试验仪器固结仪第1部分：单杠杆固结仪TB10102—2023铁路工程土工试验规程JTG3441—2024公路工程无机结合料稳定材料试验规程JGJ/T233—2011水泥土配合比设计规程DL/T5241—2010水工混凝土耐久性技术规范GB/T50082—2024混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T750—2024水泥压蒸安定性试验方法SL37—2006土工试验仪器环刀1.0.7胶结土耐久性试验除应符合本规程外，尚应满足国家和行业现行有关标准的规定。2术语2.0.1胶结土CementedSoil将水泥、粉煤灰、石灰等胶凝材料与外加剂、土料和水进行拌和，经摊铺、振动碾压或者振捣形成的具有一定抗拉、抗冲蚀和抗剪等性能的材料。2.0.2土Soil小于5mm的细粒土料。2.0.3胶凝材料CementitiousMaterial具有凝结作用材料，包括水泥、粉煤灰、石灰、磨细矿渣粉、磷渣粉、天然火山灰等材料。2.0.4外加剂Admixture用于改善胶结土性能的添加剂，包括减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂等。2.0.5胶结土的耐久性DurabilityofCementedSoil在确定的环境作用下，胶结土保持其适用性和安全性的能力。3基本规定3.0.1本规程可用于测定胶结土抵抗湿润膨胀和干燥收缩、干湿循环、冻融循环、长期浸泡、碱-骨料反应、抗渗性的性能。3.0.2本规程规定了胶结土试件在湿润膨胀下的膨胀率，干燥收缩下的含水率、线缩率、体缩率及收缩系数的测试方法；胶结土试件在干湿循环、冻融循环和长期浸泡下质量、体积、含水率和无侧限抗压强度变化的测试方法；胶结土试件在碱溶液中浸泡下长度变化率的测试方法；胶结土渗透系数的测试方法。3.0.3本规程适用于以最大粒径小于5mm的细粒土为原材料制成的胶结土的耐久性测试。4试件制备4.1仪器设备4.1.1称量胶凝材料和水用的电子天平：量程4000g，分度值0.01g。4.1.2称量土料用的电子天平：量程10kg，分度值0.1g。4.1.3标准筛：孔径5mm的筛。4.1.4拌和工具：尺寸为400mm×600mm×70mm的长方形金属盘及拌和用平头小铲。4.1.5圆柱形开瓣模具。4.1.6液压千斤顶：0.2～1.0MN。4.1.7反力框架：400kN以上。4.1.8恒温恒湿箱或混凝土标准养护室。4.1.9本试验所用其他仪器设备应符合GB/T50123—2019中4.2规定。4.2试件预备程序4.2.1取一定量有代表性风干细粒土，放在橡皮板上用木碾或利用碎土器碾散，碾散时勿压碎颗粒，根据试验所需试件数量，将碾散后的土样过5mm筛，应测试筛下土样级配，保证级配良好连续。4.2.2过筛后用四分对角取样法或分砂器，取出足够数量的代表性试件备用。4.2.3土、石灰、粉煤灰、水泥、外加剂等试料应按烘干法分别测定其风干含水率，水泥的含水率应为零。4.2.4胶结土应按照设计文件要求的配合比称量水泥、石灰、粉煤灰、水泥、外加剂等材料所需的质量。4.3拌和、成型和养护4.3.1将风干土样与石灰、粉煤灰等试件分别平铺于金属盘内，将应加的水量均匀喷洒在混合试料上，加水量应按式（4.3.1）计算，用拌和工具充分拌和均匀，拌和时间不宜少于10min，然后将混合试料装入塑料袋或密封容器内浸润备用。(4.3.1)式中——混合试料中应加水量，g。——混合试料中风干土的质量，g。——混合试料中风干石灰、粉煤灰（或水泥）的质量，g。——混合试料中土的风干含水率，%。——混合试料中石灰、粉煤灰、水泥、外加剂的风干含水率，%。——混合试料要求达到的含水率，%。4.3.2水泥、外加剂应在混合试料浸润后拌入，水泥的加水量在计算时应计入。4.3.3混合试料的浸润时间不宜超过24h，黏性土一般为12~24h，粉土一般为6～8h。4.3.4土与石灰（或粉煤灰）混合试料浸润时长达标后，再加入水泥，并用小铲拌和到均匀状态，之后应在lh内按照设计密度分层在圆柱形模具中分层填筑成型。4.3.5胶结土试件在成型前，取不少于100g的代表性样品测量含水率，参照JTG3441—2024中T0801的3.1规定执行。含水率应按式（4.3.2）计算。(4.3.2)式中——胶结土的含水率，%。——湿土与铝盒的合计质量，g。——干土与铝盒的合计质量，g。——铝盒的质量，g。4.3.6胶结土试件直径应不小于50mm，高径比应为2~2.5。4.3.7胶结土试件的制备宜采用静力压实法，参照TB10102—2023中44.4的规定执行。4.3.8胶结土试件成型后应称量试件的质量，检验试件是否达到设计干密度要求，应按GB/T50123—2019中6.2规定计算干密度，最大允许差值应为±0.03g/cm3，如超出最大允许差值应重新制样。4.3.9成型好的胶结土试件应在环境温度为20±2℃、相对湿度为95%以上的条件下养护28天。5膨胀试验5.1仪器设备5.1.1试验容器：应符合现行国家标准《土工试验仪器固结仪第1部分:单杠杆固结仪》GB/T4935.1—2008的规定。另备等直径的10mm高的环刀接环。5.1.2加压设备、变形测定设备：应符合GB/T50123—2019第17.2.1条第2款的规定。5.1.3其他：刮土刀、钢丝锯、天平、秒表，玻璃板等。5.2试验方法及步骤5.2.1按本规程4.3规定，制备2个φ61.8mm×20mm试件，分别记为试件1、试件2。5.2.2将仪器平放，检查注水通路，无堵塞情况。5.2.3将烘干透水板埋在经切削下的碎胶结土内1h后，取出刷净，放入仪器中。5.2.4将试件1放到容器中，放上透水板和盖板，安好量表，施加2.4kPa的初始压力，使仪器各部分接触，并记录初始读数。5.2.5开始向水盒内注入自来水，使水自下而上淹没试件，并保持水面高出试件5mm。5.2.6当试件1开始膨胀，通过增加荷载使试件保持在原始高度，当荷载达到最大时，测量最大上拔压力，并保持48h以上，而后将荷载降低至最大荷载的1/2、1/4和1/8，最后降低至2.4kPa，每级荷载保持24h，而后，每隔2h测记量表读数1次，当两次读数差值不大于0.01mm，认为膨胀稳定，记下每级荷载稳定读数。5.2.7试验结束后，取出试件1，称量并烘干至恒重，计算膨胀后含水率。5.2.8试件2按试件1施加初始压力、记录初始读数和饱和试件读数。5.2.9试件2在初始压力下膨胀48h后，每隔2h测记量表读数1次，当两次读数相差不大于0.01mm，认为膨胀完成。对试件2施加最大荷载的1/8、1/4、1/2和1，每级荷载保持24h后，每隔2h测记量表读数1次，当两次读数差值不大于0.01mm，认为变形稳定，记下每级荷载下的稳定读数。5.2.10试验结束后，取出试件2，称重并烘至恒重，计算膨胀后含水率。5.3试验结果计算及处理5.3.1特定荷载下的膨胀率按下式计算：δP=Zp1−ZP2H式中ZP1______压力P作用下变形稳定后的量表读数，mm；ZP2______压力P作用下膨胀稳定后的量表读数，mm；H______试件初始高度，mm。5.3.2当有需要时，可绘制膨胀率与压力的关系曲线。6收缩试验6.1仪器设备6.1.1收缩仪：多孔板上孔的面积应大于总面积的50%。6.1.2环刀：尺寸参数应符合现行行业标准《土工试验仪器环刀》SL37—2006的规定。6.1.3百分表：量程为10mm，分度值为0.01mm。6.1.4天平：量程为500g，分度值应为0.1g。6.1.5其他设备：烘箱、干燥缸、蜡封工具等。6.2试验方法及步骤6.2.1按本规程4.3规定，制备1个φ61.8mm×20mm试件。6.2.2将养护好的试件置于多孔板上，称试件和多孔板的质量，应精确至0.1g。6.2.3装好百分表，并记录初始读数。6.2.4根据室内温度及干燥空气收缩速率，宜每隔1h-4h记录百分表读数，并称整套装置和试件总质量，精确至0.1g，2d后，每隔6h~24h测记百分表读数并称质量，直至两次百分表读数不变，称重时应保证百分表读数稳定。在收缩曲线的第Ⅰ阶段内应取得不小于4个数据。6.2.5取出试件在105℃~110℃下烘干，称取烘干后的试件质量。6.2.6利用蜡封法测定烘干试件的体积，蜡封法按GB/T50123—2019中6.3规定执行。6.3试验结果计算及处理6.3.1不同时间的含水率按下式计算：ωt=（mtmd−式中ωt______时间t时的试件含水率，%；mt______时间t时的试件质量，g。6.3.2线缩率按下式计算：δst=Zt−Z0h0式中δst_____时间t时试件线缩率，%；Zt______时间t时百分表读数，mm；Z0_______百分表初始读数，mm。6.3.3体缩率按下式计算：δV=V0−VdV式中δV______体缩率，%；V0______试件初始体积（环刀容积），cm3；Vd______试件烘干后的体积，cm3。6.3.4收缩系数应按下式计算：λs=∆δst∆ω式中λs______收缩系数；Δδst______收缩曲线上第Ⅰ阶端2点线缩率之差，%；Δω______相应于Δδst两点含水率之差，%。6.3.5以线缩率为纵坐标，含水率为横坐标，绘制二者关系曲线。7干湿循环试验7.1仪器设备7.1.1恒温干燥箱：宜采用鼓风式，试件在干燥期间箱内温度应能保持在71±3℃，试件含水率的测量应能保持在110±5℃。7.1.2水槽：深度应比试件高50mm。7.1.3游标卡尺：精度0.2mm。7.1.4钢丝刷：由50组刷毛组成，每组刷毛由10根长50mm、直径为1.6mm扁平钢丝组成，安装在长190mm、宽65mm的硬木板上，形成5排纵向刷毛和10排横向刷毛。7.1.5电子天平：称量1000g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。7.1.6应变控制式压力试验机：测量精度±1%，量程不大于200kN。7.2试验操作步骤7.2.1试件原材料准备、拌和、成型和养护应按本规程第4.2~4.3条规定执行。7.2.2试件应分三组并编号，每组试件不少于3个，第一组试件用于测量胶结土的体积变化和含水率，第二组试件用于测量质量损失率，第三组试件用于测量无侧限抗压强度。7.2.3养护前，用游标卡尺分别等距测量第一组试件顶部和底部的直径6次、高度3次，每测量一次，下一次测量须变换测量位置，使测量位置均匀分布，记录最相近的值，每次测量应保证试验过程中的测点位置始终相同，并称取第一组和第二组试件的质量。7.2.4养护结束后应测量并记录第一组试件的尺寸、质量和第二组试件的质量。7.2.5将养护后试件放入水槽中，在室温下采用自来水浸泡24h后取出，测量并记录第一组试件的质量和尺寸。7.2.6浸泡结束后，将试件放入温度为71±3℃的干燥箱中进行烘干，恒温烘干42h后取出试件，室温冷却30min后测量并记录第一组试件的质量和尺寸。7.2.7第二组试件经历试验预定的干湿循环后，应采用钢丝刷涂刷整个试件，刷子的长轴应与试件纵轴平行，用13N的力沿试件的侧面和两端进行涂刷，试件侧面需要垂直刷20次，试件两端分别需要刷4次，测量并记录第二组试件的质量。7.2.8第三组试件经历试验预定的干湿循环后，应测量试件的无侧限抗压强度，试验方法可参照TB10102—2023中44.4的规定执行。7.2.9试件的干湿循环过程应按本规程第7.2.5条～第7.2.6条重复12次。如果试件在干湿循环过程中出现破损，应停止使用，更换下一试件。7.2.10干湿循环结束后，试件应在110℃下烘干至恒定质量，测定并记录试件的烘干质量。7.3试验结果计算及处理7.3.1第一组试件的体积变化应按下式计算：(7.3.1)式中——试件经N次干湿循环后的体积变化率，%；——试件养护后的体积，cm3；——试件经N次干湿循环后的体积，cm3。7.3.2第一组试件的含水率应按下式计算：(7.3.2)式中——试件经N次干湿循环后的含水率，%；——试件经N次干湿循环后的湿土质量，g；——试件经N次干湿循环后的干土质量，g。7.3.3第二组试件的质量变化应按下式计算：(7.3.3)式中——试件经N次干湿循环后的质量变化率，%；——试件养护后的干土试件质量，g；——试件经N次干湿循环后的干土试件质量，g。7.3.4试件养护后的干土质量应按下式计算：(7.3.4)式中——试件养护后的干土质量，g；——试件养护后的湿土质量，g；——试件养护后的含水率，%。7.3.5第三组试件的无侧限抗压强度变化应按下式计算：(7.3.5)式中——试件经N次干湿循环后的强度变化率，%；——试件养护后的无侧限抗压强度，kPa；——试件经N次干湿循环后的无侧限抗压强度，kPa。8冻融循环试验8.1仪器设备8.1.1冷冻箱：试验箱内应能保持-23℃或以下的均匀温度。8.1.2养护箱：试验箱内应能保持温度为20±2℃、相对湿度为95%以上。8.1.3干燥箱：宜采用鼓风式，试验箱内应能保持110±5℃的均匀温度。8.1.4钢丝刷:由50组刷毛组成，每组刷毛由10根长50mm、直径为1.6mm扁平钢丝组成，安装在长190mm、宽65mm的硬木板上，形成5排纵向刷毛和10排横向刷毛。8.1.5游标卡尺：精度0.02mm。8.1.6电子天平：称量1000g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。8.1.7吸水垫：厚度6mm，毡垫或类似吸水性材料。8.1.8应变控制式压力试验机：测量精度±1%，量程不大于200kN。8.2试验方法及步骤8.2.1试件预备、拌和、成型和养护应按本规程第4.2~4.3条规定执行。8.2.2试件的分组应按本规程第7.2.2条执行。8.2.3试件养护前的质量和体积测量应按本规程第7.2.3条执行。8.2.4养护结束后应测量并记录第一组试件的尺寸、质量和第二组试件的质量。8.2.5将养护后的试件置于6mm厚的饱和吸水垫上，然后将其放入预设温度为-23℃的冷冻箱内冻结，恒温冻结24h后取出试件，测量并记录第一组试件的质量和尺寸。8.2.6冻结结束后，将试件放入温度为21℃、相对湿度为100%的养护箱内进行融化，融化过程中应对试件底部进行补水，恒温恒湿融化23h后取出试件，测量并记录第一组试件的质量和尺寸。8.2.7第二组试件经历试验预定的冻融循环次数后，应按本规程第7.2.7条测量试件的质量损失。8.2.8第三组试件经历试验预定的冻融循环次数后，应按本规程第7.2.8条测量试件的无侧限抗压强度。8.2.9试件的冻融循环过程应按本规程第7.2.5条～第7.2.6条重复12次。如果试件在冻融循环过程中出现破损，应在12次冻融循环前停止使用。8.2.10冻融循环结束后，参照本规程7.2.10测量试件的烘干质量。8.3试验结果计算及处理8.3.1第一组试件的体积变化应按下式计算：(8.3.1)式中——试件经N次冻融循环后的体积变化率，%；——试件养护后的体积，cm3；——试件经N次冻融循环后的体积，cm3。8.3.2第一组试件的含水率应按下式计算：(8.3.2)式中——试件经N次冻融循环后的含水率，%；——试件经N次冻融循环后的湿土质量，g；——试件经N次冻融循环后的干土质量，g。8.3.3第二组试件的质量变化应按下式计算：(8.3.3)式中——试件经N次冻融循环后的质量变化率，%；——试件养护后的干土试件质量，g；——试件经N次冻融循环后的干土试件质量，g。8.3.4试件养护后的干土质量应按下式计算：(8.3.4)式中——试件养护后的干土质量，g；——试件养护后的湿土质量，g；——试件养护后的含水率，%。8.3.5第三组试件的无侧限抗压强度变化应按下式计算：(8.3.5)式中——试件经N次冻融循环后的强度变化率，%；——试件养护后的无侧限抗压强度，kPa；——试件经N次冻融循环后的无侧限抗压强度，kPa。9长期浸泡试验9.1仪器设备9.1.1水槽：深度应比试件高度高50mm。9.1.2养护箱：试验箱内应能保持温度为20±2℃、相对湿度为95%以上；9.1.3干燥箱：宜采用鼓风式，试验箱内应能保持110±5℃的均匀温度；9.1.4钢丝刷：由50组刷毛组成，每组刷毛由10根长50mm、直径为1.6mm扁平钢丝组成，安装在长190mm、宽65mm的硬木板上，形成5排纵向刷毛和10排横向刷毛；9.1.5游标卡尺：精度0.02mm；9.1.6电子天平：称量1000g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。9.1.7应变控制式压力试验机：测量精度±1%，量程不大于200kN。9.2试验方法及步骤9.2.1试件预备、拌和、成型和养护应按本规程第4.2~4.3条规定执行。9.2.2试件的分组应按本规程第7.2.2条执行。9.2.3试件养护前的质量和体积测量应按本规程第7.2.3条执行。9.2.4养护结束后应测量并记录第一组试件的尺寸和质量，用来计算体积和含水率。9.2.5将养护后试件放入水槽中，在室温下浸泡，每隔24h取出，测量并记录第一组试件的质量和尺寸。9.2.6第二组试件经历试验预定的浸泡次数后，应按本规程第7.2.7条测量试件的质量损失。9.2.7第三组试件经历试验预定的浸泡次数后，应按本规程第7.2.8条测量试件的无侧限抗压强度。9.2.8试件的浸泡过程应按本规程第9.2.5条重复7次。如果试件在长期浸泡过程中出现破损，应在7次浸泡前停止使用。9.2.9长期浸泡结束后，参照本规程7.2.10测量试件的烘干质量。9.3试验结果计算及处理9.3.1第一组试件的体积变化应按下式计算：(9.3.1)式中——试件经N次浸泡后的体积变化率，%；——试件养护后的体积，cm3；——试件经N次浸泡后的体积，cm3。9.3.2第一组试件的含水率应按下式计算：(9.3.2)式中——试件经N次浸泡后的含水率，%；——试件经N次浸泡后的湿土质量，g；——试件经N次浸泡后的干土质量，g。9.3.3第二组试件的质量变化应按下式计算：(9.3.3)式中——试件经N次浸泡后的质量变化率，%；——试件养护后的干土试件质量，g；——试件经N次浸泡后的干土试件质量，g。9.3.4试件养护后的干土质量应按下式计算：(9.3.4)式中——试件养护后的干土质量，g；——试件养护后的湿土质量，g；——试件养护后的含水率，%。9.3.5第三组试件的无侧限抗压强度变化应按下式计算：(9.3.5)式中——试件经N次浸泡后的强度变化率，%；——试件养护后的无侧限抗压强度，kPa；——试件经N次浸泡后的无侧限抗压强度，kPa。10碱-骨料反应试验10.1仪器设备10.1.1试验筛：应采用公称直径分别为5mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm、0.16mm的方孔筛。10.1.2电子天平：称量1000g，分度值不大于0.1g。10.1.3搅拌机：采用试验用砂浆搅拌机，应符合JG/T3033的规定。10.1.4试模：内侧尺寸应为25.4mm×25.4mm×285mm，试模两端正中应预留安装固定测头的圆孔，孔的直径应与测头直径相匹配，测头应由不锈金属制成。10.1.5养护筒：应由耐腐蚀材料制成，可装入三个胶结土试件。不应漏水，有密封盖，使外面的水汽不能进入，内部碱溶液的浓度不发生变化。筒内有试件架，可使试件垂直立在筒中。10.1.6恒温水浴箱：温度应控制在（80±2）℃。10.1.7测长仪：测量范围应为（275~300）mm，精度应为0.01mm。10.2试验方法及步骤10.2.1胶结土原材料及配合比应按以下规定执行。1水泥应采用硅酸盐水泥或基准水泥。用《水泥压蒸安定性试验方法》（GB/T750—2024）检测，当水泥碱含量较低时，可外加NaOH调整。2胶结土试件制备。取适量有代表性土料，按4.3节方法进行制备、拌和，配制试件。10.2.2制备胶结土试件时，先将水泥与细骨料试件倒入搅拌机内，开动搅拌机。10.2.3将胶结土料分两层击实装入试模内，用修土刀刮除多余土料，抹平表面。10.2.4试件成型后，连模一起放入温度为（20±2）℃、相对湿度95%以上的养护箱或标准养护室中。养护（24±2）h后脱模，立即在（20±2）℃的恒温室中用测长仪测量试件的初始长度（作为基准长度的参照值）。每次测量前，均应先测量量杆长度，以便校正测值。10.2.5测量完毕，将试件完全浸泡在装有自来水的密封的养护筒中，放入温度保持在（80±2）℃的恒温水浴箱中24h。一个筒中应装入同一组试件。10.2.6将养护筒从恒温水浴箱中取出，打开筒盖，将试件从筒中取出，用毛巾将试件表面和两端测头擦干，尽快测量试件的基准长度。试件从溶液中取出到测量完毕应在（15±5）s内完成。10.2.7一组试件测量完成后，立即装入盛有1mol/LNaOH溶液的养护筒中，试件应完全浸泡在溶液中，密封好养护筒盖子，再将放回温度为（80±2）℃的恒温水浴箱中。10.2.8在碱液中浸泡3d、7d、14d时取出试件测量长度。测长龄期从试件泡入碱液时算起，应准确至1h。10.2.9每次测量时，应仔细观察试件的外观特征，如有开裂、弯曲等，应作记录，并停止该组试件的检测。10.3试验结果计算及处理10.3.1试件长度变化率按照下式计算。：εt=Lt−L式中εt——碱液浸泡t天后的试件长度变化率（正值表示膨胀，负值表示收缩）Lt——碱液浸泡t天后的试件长度，mm；L0——试件的基准长度，mm；∆——测头的长度，mm。10.3.2以三个试件测值的平均值作为某一龄期的长度变化率。10.3.3结果评定应按以下规定执行。1胶结土试件14d的膨胀率小于0.10%，则土料具有非活性；2胶结土试件14d的膨胀率大于0.20%，或膨胀率不大于0.20%，但有开裂、弯曲等现象，则土料为具有潜在危害性碱—硅反应的活性土料；3胶结土试件14d的膨胀率在0.10%至0.20%之间，对这种土料应结合现场记录、岩相分析，开展其他的辅助试验，试件检测时间延至28d的膨胀率等综合评定。11抗渗性试验11.1仪器设备11.1.1胶结土抗渗性试验仪器设备和试验装置应符合JGJ/T233—2011中附录B.5.2和B.5.3的规定。11.2试验方法及步骤11.2.1胶结土抗渗性试验试件制备应符合JGJ/T233—2011中附录B.5.4的规定。11.2.2胶结土抗渗性试验方法和步骤应符合JGJ/T233—2011中附录B.5.5的规定。11.3试验结果计算及处理11.3.1胶结土抗渗性试验结果计算和处理应符合JGJ/T233—2011中附录B.5.6的规定。标准用词说明标准用词严格程度必须很严格，非这样做不可严禁应严格，在正常情况下均应这样做不应、不得宜允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做不宜可有选择，在一定条件下可以这样做

团体标准胶结土耐久性试验规程T/CHINCOLDxxxx—20**条文说明1总则1.0.1本规程总结了近年来胶结土耐久性研究的科研成果与工程应用经验，是用于采用胶结土筑坝工程耐久性设计的试验规范。1.0.2基于“试验方法对胶结土性能影响适中，既能保证试验效率，同时区分出不同配比的性能”原则，确定胶结土耐久性试验方法。1.0.3考虑胶结土坝实际的服役环境及耐久性影响因素，服役环境可分为非严寒（寒冷）地区的一般环境和严寒（寒冷）地区的冻融环境。非严寒（寒冷）地区的一般环境指无冻融、无侵蚀性的水或土接触环境，在此环境的胶结土坝水位以上胶结土耐久性主要受气候影响产生湿润膨胀或干燥收缩作用，水位变动区胶结土耐久性主要受干湿循环作用，与无侵蚀性的水接触区域胶结土长期浸泡在水中，其耐久性主要受长期浸泡作用影响。严寒（寒冷）地区的冻融环境系指冰冻线以上（下）与无侵蚀性的水或土接触环境、露天环境、冬季水位变动区环境。根据胶结土筑坝的环境类别与作用等级，确定严寒（寒冷）地区的冻融环境作用对胶结土坝的耐久性影响为：（1）水位变动区以上的露天环境主要受冻融循环作用；（2）水位变动区在夏季高水位期长期浸泡在水中，冬季水位降低受冻融循环作用；（3）水位变动区以下与无侵蚀性的水长期接触环境区域主要考虑长期浸泡。基于上述工程服役面临的环境作用和耐久性影响因素，本规程提出了适用于胶结土膨胀和收缩、干湿循环、冻融循环、长期浸泡、碱-骨料反应、抗渗性的耐久性试验方法，用于评价胶结土在不同环境作用下的耐久性指标是否满足工程设计要求，为指导胶结土配合比的优化设计提供技术保障。1.0.4本规程是在胶结土耐久性研究成果的基础上进行制定。胶结土在湿润膨胀和干燥收缩、干湿循环、冻融循环、长期浸泡、碱-骨料反应和抗渗性试验方法和评价指标是在查阅大量国内外相关标准和文献基础上总结提出的。湿润膨胀和干燥收缩作用下的胶结土耐久性试验方法主要依据国家标准《土工试验方法标准》GB50123—2019中相关要求制定的，从研究对象、成型、养护、膨胀和收缩相关指标测试，对比分析了胶结土膨胀和收缩试验方法的研究情况。干湿循环作用下胶结土耐久性试验方法主要依据美国ASTMD559《StandardTestMethodsforWettingandDryingCompactedSoil-CementMixtures》、美国公路运输管理协会AASHTOT135《Methodoftestforwetting-and-dryingtestofcompactedsoil-cementmixtures》等标准及国内外相关文献，从研究对象、成型、养护、干湿循环制度、耐久性指标体系和评价标准对比分析了胶结土干湿循环试验方法的研究情况。冻融循环作用下胶结土耐久性试验方法主要依据美国ASTMD560《StandardTestMethodsforFreeingandThawingCompactedSoil-CementMixtures》、美国公路运输管理员协会AASHTOT136《Freezing-and-ThawingTestsofCompactedSoil–CementMixtures》、GB/T50082—2024《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》等标准及国内外相关文献，从研究对象、成型、养护、冻融循环制度、耐久性指标体系和评价标准对比分析了胶结土冻融循环试验方法的研究情况。目前国内外尚无长期浸泡的试验标准，长期浸泡作用下胶结土耐久性试验方法主要依据国内外相关研究文献，从研究对象、成型、养护、长期浸泡制度、耐久性指标体系和评价标准对比分析了胶结土长期浸泡试验方法的研究情况。胶结土碱-骨料反应耐久性试验方法主要依据国家标准GB/T50082—2024《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》和行业标准DL/T5241—2010《水工混凝土耐久性技术规范》中相关要求制定的，包括研究对象、成型、养护、长度变化率指标测试等内容。胶结土抗渗性试验方法主要依据我国行业标准JGJ/T233—2011《水泥土配合比设计规程》中相关要求制定的，包括试验仪器设备、试验装置、试件制备及试验方法等内容。3基本规定3.0.1在充分调研国外标准及相关文献基础上，结合胶结土耐久性研究成果对胶结土在湿润膨胀和干燥收缩、干湿循环、冻融循环、长期浸泡、碱-骨料反应、抗渗性的试验方法进行了总结和归纳。3.0.2国家标准《土工试验方法标准》GB50123—2019给出了土体在湿润条件下的膨胀率测试指标和计算公式，以及在干燥条件下的含水率、线缩率、体缩率、收缩系数测试指标和计算公式。因此，胶结土的膨胀和收缩可采用上述指标作为其耐久性评价指标。国家标准GB/T50082—2024《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》和行业标准DL/T5241—2010《水工混凝土耐久性技术规范》给出了混凝土长度变化率测试指标和计算公式。因此，胶结土的碱-骨料试验可采用上述指标作为其耐久性评价指标。国家行业标准JGJ/T233—2011《水泥土配合比设计规程》给出了水泥土渗透系数测试指标和计算公式。因此，胶结土的抗渗性试验可采用上述指标作为其耐久性评价指标。美国ASTM和AASHTO标准中规定了胶结土干湿循环、冻融循环的试验方法，给出了胶结土经历干湿循环、冻融循环作用后的质量损失、体积、含水率测试指标和计算公式。同时，现行国家标准《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082—2024中给出了混凝土在气冻水融条件下经历冻融循环后的强度损失和质量损失指标和计算公式。根据国内外关于胶结土配合比试验研究与工程实践，无侧限抗压强度是作为胶结土配合比设计目标的关键参数，应将该指标作为胶结土耐久性评价指标。为此，本规程提出胶结土经历干湿循环、冻融循环、长期浸泡作用后的质量损失、体积、含水率和无侧限抗压强度作为试验测试指标。3.0.3胶结土是采用水硬性无机胶凝材料（如水泥、石灰）与天然土料充分拌匀，将土颗粒粘结在一起进行配制的。对于筑坝用的土料，当土中具有一定比例的细粒含量，掺入粉状胶凝材料能够与土体颗粒紧密结合，颗粒之间相互填充有助于提高胶结土的干密度，发生水化反应后能够快速提高土体的力学性能。《土的工程分类标准》GB/T50145—2007粒径小于5mm为细砾、砂粒、粉粒和黏粒，满足胶结土原材料的配制要求。此外，美国ASTM和AASHTO标准研究对象均是土料过4.75mm筛的粉质粘土。4试件制备4.2试件预备程序胶结土主要采用细粒土料和水泥、石灰、粉煤灰等胶凝材料进行配制，在进行耐久性试验前需按照试件预备程序准备各原材料进行扰动土制备。土料的预备程序主要参照《土工试验方法标准》GB50123—2019中相关规定执行。4.3拌和、成型和养护胶结土中胶凝材料总用量及各种胶材之间的比例大小对其力学性能与耐久性影响较大，这对配制胶结土各原材料的充分、均匀拌和、压实成型和养护提出了较高的要求。胶结土的拌和、成型和养护参考了我国公路和铁路行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG3441—2024、《铁路工程土工试验规程》TB10102—2023中相关规定，并结合土料和胶凝材料的特性制定了胶结土样制作和养护试验方法。5膨胀试验5.2试验方法及步骤针对在潮湿环境下服役的胶结土坝，坝前水位以上土体吸水会产生膨胀变形，为评价胶结土在吸水膨胀作用下的耐久性，制定本试验方法。为了研究湿润环境对胶结土耐久性的影响，胶结土饱水状态膨胀试验主要参照国家标准GB/T50123—2019《土工试验方法标准》中的膨胀率试验进行，制定的试验方法见表1。表1膨胀试验方法名称项目胶结土膨胀试验方法研究对象土料过5mm筛的黏性土和砂土胶凝材料水泥；石灰；粉煤灰成型试件个数2个试件试件尺寸直径61.8mm，高20mm制样方法采用压样法制样制样前含水率测试温度110±5℃，时间大于12h或烘干至恒重试件制成后按标准检查试件干密度养护养护制度温度20±2℃，相对湿度95%以上，养护龄期0d、3d、7d、28d膨胀变形测试施加压力荷载P后变形稳定，注水后膨胀稳定，分别测量试件稳定后的变形。5.3试验结果计算及处理按照制定的膨胀试验方法，选择胶凝材料总用量6%，胶凝材料掺入比例为水泥：石灰：粉煤灰=1：1：4和石灰：粉煤灰=2：4，含水率为最优含水率，压实度为93%，养护龄期0d、3d、7d、28d，测试胶结土在不同养护龄期下的膨胀量，试验结果见图1⁓图4。试验结果表明，掺入1%水泥+1%石灰+4%粉煤灰的胶结土及掺入2%石灰+4%粉煤灰的胶结土膨胀量很小，几乎没有发生膨胀，而未掺胶凝材料的原状土的膨胀量相对较大，并且养护龄期对胶结土的膨胀变形具有一定影响，说明养护后的胶结土能够较好的抑制湿胀变形，具有良好的抗膨胀变形稳定性。图1龄期0天膨胀量随时间变化规律图2龄期3天膨胀量随时间变化规律图3龄期7天膨胀量随时间变化规律图4龄期28天膨胀量随时间变化规律6收缩试验6.2试验方法及步骤针对在干燥气候环境下服役的胶结土坝，坝前水位以上土体失水会产生收缩变形，为评价胶结土在失水收缩作用下的耐久性，制定本试验方法。为了研究干燥环境作用对胶结土耐久性的影响，胶结土干燥状态收缩试验主要参照国家标准GB/T50123—2019《土工试验方法标准》中的收缩试验进行，制定的试验方法见表2。表2收缩试验方法名称项目胶结土收缩试验方法研究对象土料过5mm筛的黏性土和砂土胶凝材料水泥；石灰；粉煤灰成型试件个数1个试件试件尺寸直径61.8mm，高20mm制样方法采用压样法制样制样前含水率测试温度110±5℃，时间大于12h或烘干至恒重试件制成后按标准检查试件干密度养护养护制度温度20±2℃，相对湿度95%以上，养护龄期28d收缩变形测试试验初期，每隔1~4h测量试件收缩变形和称量试件质量；试验2天后，每隔6h~24h测量试件收缩变形和称量试件质量，直至试件变形稳定。6.3试验结果计算及处理按照制定的收缩试验方法，选择胶凝材料总用量6%，胶凝材料掺入比例为水泥：石灰：粉煤灰=1：1：4和石灰：粉煤灰=2：4，含水率为最优含水率，压实度为93%，养护龄期28d，测试胶结土的含水率、收缩变形、线缩率、体缩率，试验结果见表3和图5。试验结果表明，胶结土和原状土收缩稳定后的含水率相差不大，但胶结土的线收缩率与体积收缩率较原状土明显减小，说明胶结土能够较好的抑制收缩变形，具有良好的抗收缩变形稳定性。表3收缩试验结果序号胶结土配合比试验结果收缩稳定时含水率（%）线收缩量（mm）线收缩率（%）体积收缩量（cm3）体积收缩率（%）12%石灰+4%粉煤灰5.270.2761.381.4882.4821%水泥+4%粉煤灰+1%石灰5.440.3031.522.3363.893原状土5.800.5702.854.4317.39图5线收缩量随时间变化规律7干湿循环试验7.2试验操作步骤针对在非严寒（寒冷）地区修筑的胶结土坝，由于水库蓄水、防洪、发电、灌溉等工程调度原因，使得坝前水位发生上升或下降的变动，在坝前水位变化区的胶结土会经历干湿循环作用。此外，对于采用胶结土填筑的堤坝边坡，工程在夏季经历暴雨冲刷，随后在阳光下暴晒，干湿交替的外部环境使坝体含水率发生显著变化。干循环作用下土体微观孔隙结构会产生反复的扩张与闭合，导致坝体产生不均匀变形和强度衰减，极大的影响工程运行安全。为此，需对胶结土在干湿循环作用下的耐久性进行评价，因而制定本试验方法。国内对于胶结土干湿循环作用下耐久性试验方法尚无标准可依，美国标准ASTMD559和AASHTOT135均采用室温饮用水浸泡5h，温度71±3℃烘干42h的干湿循环制度，但有的学者认为干燥温度71±3℃温度过高，一方面与实际不符、另一方面温度过高，加速胶凝材料与土的水化反应。2001年，日本公路协会提出室内风干24h，泡水24h的干湿循环制度，我国有学者提出30℃自然风干48h，20℃蒸馏水浸泡24h的干湿循环制度。为了验证干湿循环制度的合理性，需针对胶结土坝实际服役环境等级，基于“耐久性方法影响适中，既能保证试验效率，同时区分出不同配比的性能”原则，确认胶结土在干湿循环作用下耐久性试验方法。不同的标准、文献列举胶结土干湿循环试验方法，见表4。表4胶结土干湿循环试验方法对比分析名称ASTMD559标准AASHTOT135标准其它相关文献和标准研究对象土料100%土料过4.75mm筛粉质粘土；小于30%土料过19.0mm筛砂砾料。同ASTMD559标准

掺入胶凝材料水泥水泥水泥、石灰、粉煤灰、纤维、树脂等成型试件尺寸直径101.6mm，高116.4mm（过4.75mm筛）；直径152.4mm，高116.4mm（过19mm筛）。同ASTMD559标准直径71.1mm，高142.2mm（过4.75mm筛）；直径101.3mm，高116.4mm（过19mm筛）。制样前测试含水率烘干温度110±5℃，试验时间大于12h或烘干至恒重。烘干温度110±5℃，试验时间大于15h或1h内质量误差0.1%。

成型方式分3层击实，锤底直径50.8mm，击锤高304.8mm，击锤重2.5kg，击实25次，单位体积击实功为592.2KJ/m3。同ASTMD559标准压制成试件所需高度养护养护温湿度温度21±2℃，相对湿度100%,养护龄期7d。温度21±1.7℃，相对湿度100%,养护龄期7d。温度48.8℃，固结48h或96h干湿循环制度室温饮用水浸泡5h，温度71±3℃烘干42h，干湿循环12次。室温风干24h，浸泡24h；（日本公路协会标准JHS2001）7.3试验结果计算及处理按照ASTMD559标准中干湿循环试验方法，选择胶凝材料总用量4%、6%、8%和10%，胶凝材料掺入比例为水泥：石灰：粉煤灰=2：1：1，含水率为最优含水率，压实度为98%，养护龄期28d，测试胶结土在干湿循环0、3、6、9、12次下的体积、含水率、质量损失和无侧限抗压强度，试验结果见图6~图9。试验结果表明，胶结土的体积变形率随干湿循环次数的增加而增加。胶材总量4%的试件体积变形率最大，呈线性增加趋势，胶材总量6%和8%试件体积变形率基本相当，10%试件体积变形率最小，12次干湿循环后，胶材总量6%、8%、10%的试件体积变形率分别为11.38%、10.18%和5.92%。不同配合比的胶结土经历干湿循环后的土体含水率变化不大。胶结土质量损失率随干湿循环次数的增加而逐渐增大。胶材用量10%的胶结土试件经历12次干湿循环后的质量损失率仅为13.65%，而胶材总量4%的胶结土试件经历6次干湿循环后发生断裂。胶结土在浸泡饱和后，其无侧限抗压强度受干湿循环影响逐渐下降，在经历3次干湿循环后降低幅度较大，随后保持准稳定状态。胶材总量10%的胶结土试件经历12次干湿循环后无侧限抗压强度降低了39.4%，而胶材用量4%的胶结土试件经历12次干湿循环后无侧限抗压强度接近0。图6体积变形率随干湿循环次数变化规律图7含水率随干湿循环次数变化规律图8质量损失率随干湿循环次数变化规律图9无侧限抗压强度随干湿循环次数变化规律不同胶材总用量下的胶结土在干湿循环作用下性能劣化呈现明显差异，胶材用量10%的胶结土经历12次干湿循环后的质量损失、体积变形和无侧限抗压强度均达到准稳定状态，表明合理设计胶结土的配合比具有抵抗干湿循环作用的能力。从试验结果可以看出，根据胶凝材料用量的不同，该试验方法能够有效评定胶结土抵抗干湿循环作用的等级，即胶凝材料用量≤4%为低等、6%~8%为中等、≥10%为高等。为了解决胶结土堤坝经历暴雨冲刷和阳光暴晒的抗干湿循环耐久性问题，采用大比尺模型试验的方法对胶结土填筑的堤坝边坡进行了干湿循环试验研究。模型试验箱内部尺寸为长5.5m，宽1m，高2.2m，试验箱内设计一套管网式降雨模拟系统和一套高强度照明灯模拟光照，降雨强度可以控制在2.5mm/min~9.9mm/min之间。根据黑龙江省胖头泡蓄滞洪区堤防工程现场多年平均降水量为400～900mm，故本试验设置每次降雨量为70mm，降雨强度3.5mm/min。为了对比在相同工况下中胶结土与黏性土坡面的变化形态，用分隔板将整个边坡分成两半。胶结土中胶凝材料总用量6%，配制比例为1%水泥+1%石灰+4%粉煤灰，模型填筑控制干密度为1.55g/cm3。试验共进行25次干湿循环，每次干湿循环由降雨工况和干燥工况组成。试验过程中监测坡面降雨冲刷的泥沙流失量，并观察干湿循环过程中坡面发生的变化。试验结果见图10~图13。图10降雨冲刷后的坡面图11加热干燥后的坡面图12干湿循环过程坝坡土体降雨冲刷流失量图13坝坡土体累计降雨冲刷流失量试验结果表明，胶结土填筑的堤坝坡面在暴雨冲刷和干燥25次，与粘性土填筑的坝坡面相比，干湿循环作用后的胶结土坝坡面保持良好，土体表面未出现裂纹，并且胶结土坝土体流失量明显比粘性土坝小，累计降雨冲刷流失量减少40%以上，胶结土坝抵抗干湿循环的能力得到了大幅提升。综合上述试验结果，采用胶结土填筑、防护及加固处理的水利工程，胶结土中胶凝材料总用量不宜低于6%，其中水泥和石灰总用量不宜低于2%，具有抵抗干湿循环作用的能力，以确保工程长效服役稳定。8冻融循环试验8.2试验方法及步骤针对在严寒（寒冷）地区修筑的胶结土坝，冬季水库坝前水位以上土体或水位变动区土体会经历冻融循环作用，冻融循环会改变土体微观孔隙结构，使土颗粒重新排列，导致土体强度发生劣化，极易引起工程破坏失稳问题。因此，需对胶结土在冻融循环作用下的耐久性进行评价，进而制定本试验方法。国内对于胶结土冻融循环作用下耐久性试验方法尚无标准可依，美国ASTMD560和AASHTOT136标准均采用三维冻结方式，冻结温度为-23℃，持续时间24h，冻结过程不补水，融化温度21±1.7℃，湿度100%，持续时间23h，融化过程中补水。由于三维冻结方式与实际工程中的一维暴露边界不符，有学者提出有补水的单向冻结，顶端温度-10±1.2℃，底端温度0℃，环境温度3±1℃，持续时间16h，冻结过程中补水；融化温度25±1.2℃，持续时间8h，融化过程中补水。针对严寒（寒冷）地区水位变化区服役的胶结土坝，受冻融循环作用影响较大，可采用国家标准《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082—2024中的慢冻法，对胶结土冻融循环试验方法进行验证和耐久性评价。为了确认胶结土冻融循环试验制度的适用性，需针对胶结土坝实际服役环境等级，基于“耐久性方法影响适中，既能保证试验效率，同时区分出不同配比的性能”原则，确认胶结土冻融循环作用下耐久性试验方法。不同的标准、文献列举胶结土冻融循环试验方法，见表5。表5胶结土冻融循环试验方法对比分析表名称ASTMD560标准AASHTOT136标准GB/T50082—2024标准其它标准和文献试验材料土料100%土料过4.75mm筛粉质粘土；小于30%土料过19.0mm筛砂砾料。同ASTMD560标准--掺入胶凝材料水泥水泥-水泥、石灰、粉煤灰、纤维、树脂等成型试件尺寸直径101.6mm，高116.4mm（过4.75mm筛）；直径152.4mm，高116.4mm（过19mm筛）。同ASTMD560标准-直径71.1mm，高142.2mm（过4.75mm筛）；直径101.3mm，高116.4mm（过19mm筛）。制样前测试含水率烘干温度110±5℃，试验时间大于12h或烘干至恒重。烘干温度110±5℃，试验时间大于15h或1h内质量误差0.1%。--成型方式分3层击实，锤底直径50.8mm，击锤高304.8mm，击锤重2.5kg，击实25次，单位体积击实功为592.2KJ/m3。同ASTMD560标准-压制成试件所需高度养护养护温湿度温度21±2℃，相对湿度100%,养护龄期7d。温度21±1.7℃，相对湿度100%,养护龄期7d。-温度48.8℃，固结48h或96h。冻融循环制度冻结融化时间24h同ASTMD560标准8h48h冻结三向冻结，冻结温度-23℃，持续时间24h，过程中不补水。同ASTMD560标准三向冻结，冻结温度-20℃~-18℃，持续时间4h，过程中不补水。单向冻结，顶端温度-10±1.2℃，底端温度0℃，环境温度3±1℃，持续时间16h，过程中补水。融化融化温度21±1.7℃，相对湿度100%，持续时间23h，过程中补水。同ASTMD560标准试件浸泡在温度为18℃~20℃的水中融化，持续时间4h。融化温度25±1.2℃，持续时间8h，过程中补水。8.3试验结果计算及处理按照ASTMD560标准中冻融循环试验方法，选择胶凝材料总用量4%、6%、8%和10%，胶凝材料掺入比例为水泥：石灰：粉煤灰=2：1：1，含水率为最优含水率，压实度为98%，养护龄期28d，测试胶结土在冻融循环0、3、6、9、12次下的体积、含水率、质量损失和无侧限抗压强度，试验结果见图14⁓图17。试验结果表明，胶结土体积变形率随冻融循环次数增加而增加，胶材用量8%和10%的胶结土体积变形率6次冻融后变化趋于稳定。不同胶材用量下的胶结土冻融循环作用下的含水率有所增加，但增幅不大。胶结土质量损失率随冻融循环次数的增加而增大。胶材用量4%、6%、8%和10%的胶结土经12次冻融循环后的质量损失率分别为26.36%、13.85%、14.91%和9.51%，并且胶材用量10%的胶结土质量损失12次冻融后趋于稳定状态。胶结土无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加而降低，当胶材用量为10%时，胶结土经12次冻融循环后的无侧限抗压强度仍然在4MPa以上。图14体积变形率随冻融循环次数变化规律图15含水率随冻融循环次数变化规律图16质量损失率随冻融循环次数变化规律图17无侧限抗压强度随冻融循环次数变化规律在ASTMD560标准的试验结果基础上，选择胶结土胶凝材料总用量为10%，胶凝材料之间比例为水泥：石灰：粉煤灰=2：1：1，设计压实度为98%、设计含水率为最优含水率进行试件制备，养护龄期28d，养护后对试件进行气冻水融条件下的冻融循环试验，冻融循环制度参照《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082—2024中的慢冻法，对经历冻融循环作用后胶结土进行质量损失率和无侧限抗压强度测试，试验结果见图18、图19。试验结果表明，在气冻水融冻融循环作用下，胶结土的质量损失率随着冻融次数的增加而增加，冻融循环30次质量损失率不超过5%；无侧限抗压强度随冻融循环次数的增加而降低，冻融10次后强度下降幅度较大，冻融循环达到15次时强度损失率达25%以上。图18质量损失率随冻融循环次数变化规律（慢冻法）图19无侧限抗压强度随冻融循环次数变化规律（慢冻法）采用ASTMD560标准中冻融循环试验方法，不同胶材总用量下的胶结土在冻融循环作用下性能劣化呈现明显差异，胶材用量10%的胶结土经历12次冻融循环后的质量损失、体积变形和无侧限抗压强度均达到准稳定状态，表明合理设计胶结土的配合比具有抵抗冻融循环作用的能力。从试验结果可以看出，根据胶凝材料用量的不同，该试验方法能够有效评定胶结土抵抗冻融循环作用的等级，即胶凝材料用量≤4%为低等、6%~8%为中等、≥10%为高等。针对大坝水位变化区服役的胶结土，采用GB/T50082—2024标准中慢冻法，将质量损失率、无侧限抗压强度损失率作为该方法下评价筑坝用胶结土抗冻性能的评价指标。当达到一定冻融循环次数后，胶结土质量损失率不大于5%，且无侧限抗压强度损失率不大于25%，则认为筑坝用胶结土的抗冻性能合格。但该方法在使用上具有一定的局限性，从试验结果可以看出，胶凝材料用量10%的胶结土冻融15次以上土体的无侧限抗压强度损失率较大，因此，对于低用量（胶凝材料用量小于10%）的胶结土，该方法并不适用。针对于寒冷地区采用胶结土填筑的堤坝，需要考虑冻融循环作用下胶结土坝的抗冲耐久性问题。采用大比尺模型试验的方法对胶结土填筑的堤坝边坡进行了冻融循环试验研究，通过与粘性土坝对比，以验证胶结土坝抵抗冻融循环作用下的抗冲耐久性。模型试验槽尺寸为长1.5m，宽0.6m，高0.25m，降雨强度可以控制在2.5mm/min~9.9mm/min之间，本试验设置降雨强度3.5mm/min。胶结土中胶凝材料总用量6%，配制比例为1%水泥+1%石灰+4%粉煤灰，模型填筑控制干密度为1.55g/cm3。试验共进行7次冻融循环，而后再经历降雨冲刷，观察大坝坡面的形态变化及监测坡面土体流失量，评价胶结土坝在冻融循环作用后的抗冲耐久性。试验结果如图20-22所示。胶结土坝坡面粘性土坝坡面胶结土坝坡面粘性土坝坡面胶结土坝坡面粘性土坝坡面胶结土坝坡面粘性土坝坡面图207次冻融循环后的坝坡面图217次冻融循环+降雨冲刷后的坝坡面图227次冻融循环+降雨冲刷后坝坡土体累计流失量试验结果表明，与粘性土坝相比，胶结土坝经历7次冻融循环+降雨冲刷后的坡面仍保持良好，降雨冲刷坡面土体累计流失量减少50%以上，说明胶结土坝经历冻融循环后抵抗降雨冲蚀能力大幅提升。为了验证胶结土坝在寒区环境下长效服役稳定性，进行了胶结土坝工程示范。依托黑龙江省胖头泡蓄滞洪区防洪工程建设，将胶结土坝示范工程确定在该工程的第二标段。该工程位于黑龙江省西部、松花江北岸，属中温带大陆性季风气候，寒暑交替，四季分明，冬季寒冷干燥，温差悬殊，冬季日均最低气温可达-24℃，夏季日均最高气温可达30℃，年均降水量在600mm左右，雨量丰沛，无霜期可达165天。根据现场调研，大坝背水坡坡面在寒区环境下多年运行局部产生冲蚀破坏，为此采用胶结土技术对大坝背水坡深度为30cm进行修复，以提高堤防抵抗各种环境侵蚀能力，有效解决工程在复杂环境下长期服役的稳定问题。根据设计图纸，试验坝段长300m，断面设计为坝顶宽度6m，背水坡坡比1:3，迎水坡坡比1:2.5，坝顶高程133.67m，见图23。图23胶结土坝试验示范工程标准断面示意图结合现场土料情况，确定胶结土中胶凝材料总用量10%，胶凝材料掺量为水泥为2.5%，石灰为2.5%，粉煤灰为5%，按照土料的质量百分数进行现场拌合制备。胶结土采用集中厂拌工艺进行现场制备，而后采用履带式传输机将制备好的土料输送到运输车辆中，最后上坝碾压填筑。经过现场检测，填筑干密度在1.70g/cm3～1.80g/cm3，含水率在11%～16%，填筑质量满足设计要求。对碾压后的坡面进行人工整形，以消除碾压机械留下的痕迹，保证坡面施工质量。最后对坡面覆盖草帘在施工期进行了7天的洒水养护，而后覆盖草帘养护时间为在14天以上。对胶结土坝在寒区极端低温、冻融循环、降雨冲刷等环境下服役1年后的状况进行了跟踪，见图24，并且对坝体无侧限抗压强度进行了现场原位测试，见图25。（a）工程施工完成后（b）工程服役1年后图24胶结土坝服役情况（a）坝体强度原位测试（b）坝体强度测试结果图25胶结土坝工程服役情况和强度测试胶结土坝在寒区环境下服役1年后，期间经历冬季冻结、初春时期数次冻融循环、夏季暴雨冲刷等不同环境侵蚀作用，大坝表面均未出现冻融剥蚀、冲蚀、开裂等破坏现象，坝面平整，大坝运行稳定。胶结土坝现场原位测试土体无侧限抗压强度在4MPa左右，强度指标满足工程设计要求。综合上述试验结果和工程示范，采用胶结土填筑、防护及加固处理的水利工程，胶结土中胶凝材料总用量不宜低于6%，其中水泥和石灰总用量不宜低于2%，具有抵抗冻融循环作用的能力，以确保工程长效服役稳定。9长期浸泡试验9.2试验方法及步骤针对在非严寒（寒冷）地区或严寒（寒冷）地区修筑的胶结土坝，坝前水位以下土体长期浸泡在水中，在长期浸泡环境下，胶结土的微观结构会发生变化，包括胶结物质溶解、颗粒表面特性改变和孔隙结构重组等，导致其宏观力学性能发生显著变化，特别是强度衰减可能引发工程失稳等问题。因此，需对胶结土在长期浸泡作用下的耐久性进行评价，制定本试验方法。国内外对于胶结土长期浸泡作用下耐久性试验方法尚无标准可依。对于胶结土筑坝材料，在正常蓄水位以下的胶结土长期浸泡在水中，建筑物正常使用过程中强度的降低会产生变形，影响结构的耐久性。国外学者A.J.Bryan认为水分侵蚀是多孔材料耐久性最大的威胁。为了研究长期浸泡作用对胶结土耐久性的影响，制定了胶结土长期浸泡试验方法，见表6。表6长期浸泡试验方法名称