石灰改良膨脹土實驗分析

文/王樂軍，中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司

石灰改良膨脹土實驗分析

文/王樂軍，中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司

膨脹土的分布較為廣泛，對膨脹土進(jìn)行改良具有重要的現(xiàn)實意義。本文對石灰改良膨脹土的機(jī)理進(jìn)行分析，根據(jù)對石灰改良膨脹土的實驗進(jìn)行分析研究，為現(xiàn)實生活中用石灰改良膨脹土提供依據(jù)。

石灰；改良；膨脹土；實驗

1 引言

膨脹土在我國分布范圍較廣，在有膨脹土的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)時，由于膨脹土具有較強(qiáng)的吸水膨脹和失水收縮變形特性，對建設(shè)的影響較大，對基礎(chǔ)設(shè)施的施工和維護(hù)帶來較多的問題。因此，進(jìn)行石灰改良膨脹土實驗分析研究對我國的基礎(chǔ)建設(shè)和社會發(fā)展都具有重要的意義。

2 石灰改良膨脹土的機(jī)理

其一，在膨脹土中加入石灰后，石灰中的正二價鈣離子與膨脹土中的鈉離子、鉀離子和氫離子等陽離子交換，使膨脹土的收縮性降低，強(qiáng)度增加。

其二，石灰吸收膨脹土中水分放熱，土顆粒表面雙電子層中陽離子的濃度增加使雙電子層變薄，使土顆粒之間的距離減小，增加膨脹土的強(qiáng)度。

其三，運用石灰進(jìn)行膨脹土改良時，石灰和空氣中的二氧化碳會發(fā)生反應(yīng)，會產(chǎn)生一種具有黏結(jié)性的物質(zhì)，使得膨脹土的強(qiáng)度增加。

3 石灰改良膨脹土實驗分析

3.1 實驗材料

本次石灰改良膨脹土實驗所用的膨脹土取自南方某地區(qū)的一條公路路段，該地區(qū)膨脹土的顏色為紅褐色，天然含水率為25.3%，自由膨脹率為71.5%，干密度為1.43cm3，小于0.002毫米的粘粒含量為69.9%。本次試驗所采用的石灰中氧化鈣的含量為53.5%。

3.2 石灰改良膨脹土實驗

本次試驗嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對該試驗所用膨脹土分別加入0、2%、4%、6%、8%的石灰進(jìn)行對比分析。在實驗開始之前對膨脹土和石灰用0.5毫米的篩子進(jìn)行處理，使膨脹土和石灰更加充分的混合。根據(jù)膨脹土不同的含水率進(jìn)行制樣，對混合后的膨脹土和石灰進(jìn)行為期7天、14天、21天和28天的養(yǎng)護(hù)，使得膨脹土顆粒和石灰能夠充分的反應(yīng)。

3.3 實驗結(jié)果分析

3.3.1 擊實試驗結(jié)果分析

對不同摻灰率的膨脹土進(jìn)行相同的擊實試驗，用石灰改良前的膨脹土的干密度大于改良后的膨脹土的最大干密度，改良膨脹土的干密度隨著摻灰率的不同而不同，摻灰率越高，改良膨脹土的干密度就越小，土中的最佳含水率越來越大。

3.3.2 有荷膨脹率變化分析

對不同摻灰率的膨脹土進(jìn)行靜壓成型試驗,得到有荷膨脹率變化數(shù)據(jù)如圖1所示，當(dāng)摻灰率在0至6%之間時，摻灰率越高，膨脹土的膨脹率越低。當(dāng)摻灰率為6%時，有荷膨脹率僅為0.32%；當(dāng)摻灰率為8%時，有荷膨脹率的變化很小。因此，該地區(qū)膨脹土的最佳摻灰率為6%。

圖1 有荷膨脹率與石灰摻量的關(guān)系曲線

3.3.3 收縮率變化分析

通過對不同摻灰率的膨脹土進(jìn)行收縮率試驗，得到膨脹土的收縮率變化數(shù)據(jù)如圖2所示，當(dāng)試驗的摻灰率在0至6%之間時，摻灰率越高，收縮系數(shù)越?。划?dāng)摻灰率在6%至8%之間時，收縮系數(shù)的變化非常小。由此可知，當(dāng)摻灰率為6%時，試驗效果最佳。

圖2 收縮系數(shù)與石灰摻量的關(guān)系曲線

3.3.4 粘聚力變化分析

對不同摻灰率的實驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到不同摻灰率和含水量與粘聚力的變化關(guān)系，實驗數(shù)據(jù)如圖3所示，在膨脹土含水率相同時，膨脹土的摻灰率越大，粘聚力也越大；在摻灰率相同時，膨脹土的含水率越高，粘聚力越大。當(dāng)改良膨脹土的摻灰率為8%時，較6%的摻灰率，粘聚力只上升了2%。由此可見，改良膨脹土的含水率和摻灰率對該改良土的粘聚力具有明顯影響。當(dāng)摻灰率為6%時，可以取得最佳的實驗效果。

圖3 不同摻灰率和含水量與粘聚力的變化關(guān)系

4 實驗結(jié)論

由本次石灰改良膨脹土的試驗可知，該地區(qū)石灰改良膨脹土的最佳摻灰率為6%。

由石灰改良膨脹土的無側(cè)抗壓強(qiáng)度試驗分析可知，14天為改良膨脹土的最佳期限。

5 結(jié)束語

膨脹土作為一種分布較廣的特殊土質(zhì)，必須對其進(jìn)行改良后再進(jìn)行建設(shè)。用石灰進(jìn)行膨脹與的改良是較為有效的方法，應(yīng)該根據(jù)每個地區(qū)的實際情況進(jìn)行石灰改良膨脹土的試驗，分析出用石灰改良膨脹土的最佳摻灰率和最佳齡期，為膨脹土的改良提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。

[1]李才華,申輝.膨脹土石灰改良試驗分析[J].電力勘測設(shè)計,2015(z1):211-214.

王樂軍（1990-），男，本科，助理工程師，主要從事土工試驗等工作。