文/王樂(lè)軍，中國(guó)有色金屬長(zhǎng)沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

石灰改良膨脹土實(shí)驗(yàn)分析

文/王樂(lè)軍，中國(guó)有色金屬長(zhǎng)沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

膨脹土的分布較為廣泛，對(duì)膨脹土進(jìn)行改良具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)石灰改良膨脹土的機(jī)理進(jìn)行分析，根據(jù)對(duì)石灰改良膨脹土的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析研究，為現(xiàn)實(shí)生活中用石灰改良膨脹土提供依據(jù)。

石灰；改良；膨脹土；實(shí)驗(yàn)

1 引言

膨脹土在我國(guó)分布范圍較廣，在有膨脹土的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，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(duì)建設(shè)的影響較大，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的施工和維護(hù)帶來(lái)較多的問(wèn)題。因此，進(jìn)行石灰改良膨脹土實(shí)驗(yàn)分析研究對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)和社會(huì)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(jià)鈣離子與膨脹土中的鈉離子、鉀離子和氫離子等陽(yáng)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(yáng)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(yùn)用石灰進(jìn)行膨脹土改良時(shí)，石灰和空氣中的二氧化碳會(huì)發(fā)生反應(yīng)，會(huì)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(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次石灰改良膨脹土實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(shí)驗(yàn)

本次試驗(yàn)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對(duì)該試驗(yàn)所用膨脹土分別加入0、2%、4%、6%、8%的石灰進(jìn)行對(duì)比分析。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前對(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)不同摻灰率的膨脹土進(jìn)行相同的擊實(shí)試驗(yàn)，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(lái)越大。

3.3.2 有荷膨脹率變化分析

對(duì)不同摻灰率的膨脹土進(jìn)行靜壓成型試驗(yàn),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(shí)，摻灰率越高，膨脹土的膨脹率越低。當(dāng)摻灰率為6%時(shí)，有荷膨脹率僅為0.32%；當(dāng)摻灰率為8%時(shí)，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(guò)對(duì)不同摻灰率的膨脹土進(jìn)行收縮率試驗(yàn)，得到膨脹土的收縮率變化數(shù)據(jù)如圖2所示，當(dāng)試驗(yàn)的摻灰率在0至6%之間時(shí)，摻灰率越高，收縮系數(shù)越?。划?dāng)摻灰率在6%至8%之間時(shí)，收縮系數(shù)的變化非常小。由此可知，當(dāng)摻灰率為6%時(shí)，試驗(yàn)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(duì)不同摻灰率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同摻灰率和含水量與粘聚力的變化關(guān)系，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示，在膨脹土含水率相同時(shí)，膨脹土的摻灰率越大，粘聚力也越大；在摻灰率相同時(shí)，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(shí)，較6%的摻灰率，粘聚力只上升了2%。由此可見(jiàn)，改良膨脹土的含水率和摻灰率對(duì)該改良土的粘聚力具有明顯影響。當(dāng)摻灰率為6%時(shí)，可以取得最佳的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)論

由本次石灰改良膨脹土的試驗(yàn)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(wú)側(cè)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)分析可知，14天為改良膨脹土的最佳期限。

5 結(jié)束語(yǔ)

膨脹土作為一種分布較廣的特殊土質(zhì)，必須對(duì)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(gè)地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行石灰改良膨脹土的試驗(yàn)，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(yàn)分析[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì),2015(z1):211-214.

王樂(lè)軍（1990-），男，本科，助理工程師，主要從事土工試驗(yàn)等工作。