紅粘土改良研究現(xiàn)狀綜述

盤霞　黃強(qiáng)

【摘 要】整理分析近年來人們改良紅粘土常用的研究方法，主要有消石灰、礫砂、水泥、粉煤灰和其他材料改良紅粘土，對(duì)近幾年來紅粘土的改良現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，系統(tǒng)列出紅粘土的改良方法供參考。

【關(guān)鍵詞】紅粘土；改良；綜述

中圖分類號(hào)： TU446；P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）25-0083-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.036

【Abstract】The common research methods of improving red clay in recent years，such as lime，gravel sand，cement， fly ash and other materials， are summarized and analyzed.

【Key words】Red clay；Improvement；Review

紅粘土是碳酸鹽類巖石風(fēng)化、土壤化形成的高液限土。它具有天然含水率高，難以壓實(shí)，失水收縮，容易產(chǎn)生裂縫的特點(diǎn)。紅粘土作為公路和鐵路的路基很容易產(chǎn)生裂縫和變形，工程性質(zhì)比較差。因此，紅粘土作為路基填料，必須通過特殊施工工藝處理后，或摻料進(jìn)行改良后方可用于填筑。本文對(duì)近幾年來紅粘土的改良現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，系統(tǒng)列出紅粘土的改良方法供參考。

1 消石灰改良紅粘土

消石灰改良紅黏土往往是添加2%-10%消石灰，與待改良的紅粘土攪拌來改良紅粘土的填筑性能。董波（2016）從紅粘土和石灰長(zhǎng)期互饋?zhàn)饔脵C(jī)制角度研究石灰改良紅粘土，發(fā)現(xiàn)膠結(jié)物受堿性的強(qiáng)弱影響，石灰的摻入能形成新的膠結(jié)物；紅粘土和石灰的相互作用能減小紅粘的孔隙率、使黏土結(jié)構(gòu)致密。劉磊等（2017）給紅粘土摻入不同配比的消石灰進(jìn)行室內(nèi)系列力學(xué)實(shí)驗(yàn)，含擊實(shí)、干縮循環(huán)、液塑限和收縮實(shí)驗(yàn)，最終結(jié)果表明，當(dāng)摻灰達(dá)4%-6%時(shí)，紅粘土沒有產(chǎn)生裂縫，該研究得出消石灰改良紅粘土，摻灰率應(yīng)該保持在5%的結(jié)論。曾軍等（2016）發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻灰率為8%時(shí)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大，從無側(cè)限抗壓強(qiáng)度方面考慮，8%為最佳摻灰比。劉攀等（2017）研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻灰比較高時(shí)可以改良紅粘土的開裂現(xiàn)象，但含水率有所增加。胡文華等（2017）摻入一定量的石灰對(duì)江西省某高速公路紅粘土進(jìn)行改良，通過擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、承載比試驗(yàn)，確定摻入石灰的最佳比例為5%～10%。綜上所述，在紅粘土摻入2%～10%的消石灰是可以改良紅粘土的工程性質(zhì)，可應(yīng)用于工程中。

2 礫砂改良紅粘土

礫砂改良紅粘土研究，主要是通過試驗(yàn)的方法確定最佳摻砂量。劉攀等（2017）研究發(fā)現(xiàn)在紅粘土中摻入20%的砂，可明顯降低紅粘的含水率，紅粘土的液塑限明顯降低，收縮開裂現(xiàn)象得到很好的改良，具有比較好的經(jīng)濟(jì)效益。楊俊等（2015）摻入不同比例的砂對(duì)紅粘土進(jìn)行承載比、剪切、回彈和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：改良土的內(nèi)摩擦角隨著摻砂比的增加而增加，改良土的內(nèi)摩擦角隨著摻砂比的增加而增加，改良的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度先隨著摻砂比的增加而增加，后減小，當(dāng)摻砂比達(dá)到30%時(shí)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大。得出30%為最佳摻砂比的結(jié)論。袁智洪等（2017）通過摻入不同粒徑的砂對(duì)紅粘土進(jìn)行改良，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明：摻入一定比例的砂能明顯增大紅粘土的內(nèi)摩擦角和抗剪強(qiáng)度，但粘聚力會(huì)下降，最佳摻砂比為20%；摻砂粒徑越大，內(nèi)摩擦角越小，而粘聚力和抗剪強(qiáng)度越大，摻砂比的影響遠(yuǎn)大于砂子粒徑的影響。由此可見，往紅粘土中加入20%-30%的砂是可以提高紅粘土的抗壓強(qiáng)度的。

3 水泥改良紅粘土

水泥改良紅粘土的機(jī)理是水泥與紅粘土相互反應(yīng)，發(fā)生膠結(jié)硬化，改良紅粘土的強(qiáng)度。劉之葵等（2016）通過直剪試驗(yàn)、液塑限聯(lián)合測(cè)定法對(duì)水泥改良紅粘進(jìn)行研究，研究表明，紅粘土的內(nèi)摩擦角和粘聚力隨水泥摻量增加而增大，而粘聚力增大則更明顯。原因是摻入水泥并養(yǎng)護(hù)使得桂林紅粘土與水泥發(fā)生凝結(jié)核硬化，構(gòu)成團(tuán)粒、鑲嵌、膠結(jié)的空間結(jié)構(gòu)。胡文華等（2017）摻入一定量的水泥對(duì)江西省某高速公路紅粘土進(jìn)行改良，通過擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、承載比試驗(yàn)，確定摻入水泥的最佳比例為10%～15%時(shí)，紅粘土的CBR、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和回彈模量較大。劉寶臣等（2012）利用水泥攪拌法對(duì)桂林地區(qū)的紅粘土進(jìn)行改良，研究表明：水泥土的摻量、齡期越大，紅粘土的粘聚力與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度越大。肖桂元等（2016）對(duì)桂林雁山地區(qū)的紅粘土進(jìn)行改良，發(fā)現(xiàn)在相同的含水率條件下，紅粘土的抗剪強(qiáng)度隨著水泥的摻量的增加而增加；在相同水泥摻量條件下，紅粘土的抗剪強(qiáng)度隨著含水率的增加而減??；當(dāng)水泥摻量為9%至13%、含水率為40%時(shí)，紅粘土的抗剪強(qiáng)度最高。趙振亞等（2012）通過無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，研究水泥改良紅粘土，研究發(fā)現(xiàn)：水泥摻量為15%時(shí)為最佳摻量。以上研究表明，使用水泥改良紅粘土，是可以明顯提高紅粘土的抗剪強(qiáng)度等工程性質(zhì)。

4 粉煤灰改良紅粘土

目前，粉煤灰這種工業(yè)廢棄物廣泛應(yīng)用于土木工程中，粉煤灰也經(jīng)常被用于改良紅粘土。欒傳寶（2013）用粉煤灰改良呼和浩特地區(qū)的紅粘土，通過無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和水穩(wěn)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粉煤灰摻量為10%時(shí)，改良效果最佳。吳瑞潛等（2006）同時(shí)利用水泥和粉煤灰兩種材料來改良紅粘土，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：水泥與粉煤灰摻量越大，改良土的強(qiáng)度越高，且對(duì)改良土試塊早期、中期和后期強(qiáng)度影響不一樣。朱瑩瑩等（2017）用水泥粉煤灰改良紅粘土，結(jié)果表明當(dāng)水泥摻量為4%，粉煤灰摻量為6%時(shí)，改良效果最佳，土的抗剪強(qiáng)度有明顯的提高。以上研究表明，加入一定量的粉煤灰，或者粉煤灰與其他材料一起改良紅粘土，紅粘土的工程適用性得到明顯的改良。

5 其它改良方法

目前，國內(nèi)還出現(xiàn)比較多用各種材料改良紅粘土，都取得一定的成果。李家成等（2017）通過在紅粘土添加一定量的納米石墨粉改良紅年土，發(fā)現(xiàn)納米石墨粉可以降低紅粘土的壓縮性，提高紅粘土的抗剪強(qiáng)度，減小紅粘土的滲透性。萬有元等（2017）利用玻璃纖維和石灰改良紅粘土，研究改良土的壓縮性質(zhì)，結(jié)果表明，在紅粘土中摻入一定量的玻璃和石灰可以明顯地提高其壓縮模量，研究成果對(duì)纖維石灰土作為路基填土材料的工程應(yīng)用提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。陳學(xué)軍等（2017）采用三軸試驗(yàn)研究納米碳酸鈣改良紅粘土的機(jī)理，結(jié)果表明，往紅粘土中摻入納米碳酸鈣會(huì)增加紅粘土黏聚力、內(nèi)摩擦角以及抗剪強(qiáng)度，使得紅粘土原有的氧化鐵膠結(jié)吸附平衡發(fā)生改變，形成新的鈣質(zhì)膠結(jié)團(tuán)粒，改變了紅粘土的強(qiáng)度特性。由此可見，用不同的材料改良紅粘土都具有其鮮明的特點(diǎn)，紅粘土的性質(zhì)都能得到一定的改良。

6 紅粘土改良研究的意義

紅粘土在我國的西南地區(qū)分布非常的廣泛，尤其是廣西。然而紅粘土特有的含水率高、高壓縮性和容易產(chǎn)生裂縫的特點(diǎn)，使紅粘土的填筑性能較差，利用這種土作為路基填料具有一定的病害。近年來，國家擬投資6300億重點(diǎn)建設(shè)西部高鐵，廣西再次迎來高鐵建設(shè)的飛速發(fā)展時(shí)刻，高速鐵路網(wǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)大。紅粘土問題的存在，對(duì)西南地區(qū)高速路網(wǎng)的建設(shè)有不小的影響，紅粘土的改良研究取得進(jìn)展，將會(huì)推動(dòng)西南地區(qū)高鐵的建設(shè)。

7 結(jié)論

消石灰改良紅粘土、礫砂改良紅粘土、水泥改良紅粘土、粉煤灰改良紅粘土和其他方法改良紅粘土研究都取得一定的進(jìn)展，研究表明以上這些方法改良紅粘土都是有效的，具體用什么方法，要看施工時(shí)，哪種方法最經(jīng)濟(jì)便利。紅粘土改良研究能推動(dòng)我國紅粘土分布地區(qū)路網(wǎng)建設(shè)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉磊，董薇，李秉宜.消石灰改良紅粘土室內(nèi)試驗(yàn)研究[J].人民珠江，2017，⑶.

[2]曾軍.石灰改良紅粘土的試驗(yàn)研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2016，（7）.

[3]劉攀，李守德，董薇.消石灰和砂礫改良紅粘土對(duì)比試驗(yàn)研究[J].能源與環(huán)保，2017，⑸.

[4]胡文華等.水泥或石灰改良紅粘土的力學(xué)強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究[J].路基工程，2017，⑸.

[5]楊俊等.天然砂礫改良紅粘土的力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)及數(shù)學(xué)模型預(yù)估，[J].公路交通科技，2015，9.

[6]袁智洪等.摻砂高塑性紅粘土抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)研究[J].人民珠江，2017，5.

[7]劉之葵，邱曉娟，雷軼.水泥改良桂林紅粘土的試驗(yàn)研究[J].公路工程，2016，⑴.

[8]劉寶臣等.水泥攪拌法改良桂林紅粘土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，4.

[9]肖桂元等.水泥外加劑對(duì)紅粘土強(qiáng)度的影響[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，2.

[10]趙振亞，申向東.水泥紅粘土力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].人民黃河，2012，5.

[11]欒傳寶.粉煤灰改良紅粘土性能試驗(yàn)研究[J].技術(shù)工程，2013，2.

[12]吳瑞潛等.水泥和粉煤灰加固紅粘土的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)建筑，2006，7.

[13]朱瑩瑩等.水泥粉煤灰改良南方紅粘土的試驗(yàn)研究[J].公路工程，2017，2.

[14]李家成.納米石墨粉對(duì)紅粘土力學(xué)與滲透性質(zhì)的影響[D].桂林理工大學(xué)，2017.

[15]萬友元，彭學(xué)先.玻璃纖維和石灰對(duì)紅粘土壓縮特性影響的試驗(yàn)研究[J].公路工程，2017，4.

[16]陳學(xué)軍等.納米碳酸鈣影響下紅粘土強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2017，5.