石灰改良膨胀土实验分析

2017-10-23王乐军中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司

新商务周刊 2017年9期

关键词：膨胀率石灰含水率

文/王乐军，中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司

石灰改良膨胀土实验分析

文/王乐军，中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司

膨胀土的分布较为广泛，对膨胀土进行改良具有重要的现实意义。本文对石灰改良膨胀土的机理进行分析，根据对石灰改良膨胀土的实验进行分析研究，为现实生活中用石灰改良膨胀土提供依据。

石灰；改良；膨胀土；实验

1 引言

膨胀土在我国分布范围较广，在有膨胀土的地区进行建设时，由于膨胀土具有较强的吸水膨胀和失水收缩变形特性，对建设的影响较大，对基础设施的施工和维护带来较多的问题。因此，进行石灰改良膨胀土实验分析研究对我国的基础建设和社会发展都具有重要的意义。

2 石灰改良膨胀土的机理

其一，在膨胀土中加入石灰后，石灰中的正二价钙离子与膨胀土中的钠离子、钾离子和氢离子等阳离子交换，使膨胀土的收缩性降低，强度增加。

其二，石灰吸收膨胀土中水分放热，土颗粒表面双电子层中阳离子的浓度增加使双电子层变薄，使土颗粒之间的距离减小，增加膨胀土的强度。

其三，运用石灰进行膨胀土改良时，石灰和空气中的二氧化碳会发生反应，会产生一种具有黏结性的物质，使得膨胀土的强度增加。

3 石灰改良膨胀土实验分析

3.1 实验材料

本次石灰改良膨胀土实验所用的膨胀土取自南方某地区的一条公路路段，该地区膨胀土的颜色为红褐色，天然含水率为25.3%，自由膨胀率为71.5%，干密度为1.43cm3，小于0.002毫米的粘粒含量为69.9%。本次试验所采用的石灰中氧化钙的含量为53.5%。

3.2 石灰改良膨胀土实验

本次试验严格根据相关标准进行，对该试验所用膨胀土分别加入0、2%、4%、6%、8%的石灰进行对比分析。在实验开始之前对膨胀土和石灰用0.5毫米的筛子进行处理，使膨胀土和石灰更加充分的混合。根据膨胀土不同的含水率进行制样，对混合后的膨胀土和石灰进行为期7天、14天、21天和28天的养护，使得膨胀土颗粒和石灰能够充分的反应。

3.3 实验结果分析

3.3.1 击实试验结果分析

对不同掺灰率的膨胀土进行相同的击实试验，用石灰改良前的膨胀土的干密度大于改良后的膨胀土的最大干密度，改良膨胀土的干密度随着掺灰率的不同而不同，掺灰率越高，改良膨胀土的干密度就越小，土中的最佳含水率越来越大。

3.3.2 有荷膨胀率变化分析

对不同掺灰率的膨胀土进行静压成型试验,得到有荷膨胀率变化数据如图1所示，当掺灰率在0至6%之间时，掺灰率越高，膨胀土的膨胀率越低。当掺灰率为6%时，有荷膨胀率仅为0.32%；当掺灰率为8%时，有荷膨胀率的变化很小。因此，该地区膨胀土的最佳掺灰率为6%。

图1 有荷膨胀率与石灰掺量的关系曲线

3.3.3 收缩率变化分析

通过对不同掺灰率的膨胀土进行收缩率试验，得到膨胀土的收缩率变化数据如图2所示，当试验的掺灰率在0至6%之间时，掺灰率越高，收缩系数越小；当掺灰率在6%至8%之间时，收缩系数的变化非常小。由此可知，当掺灰率为6%时，试验效果最佳。

图2 收缩系数与石灰掺量的关系曲线

3.3.4 粘聚力变化分析

对不同掺灰率的实验结果进行统计分析，得到不同掺灰率和含水量与粘聚力的变化关系，实验数据如图3所示，在膨胀土含水率相同时，膨胀土的掺灰率越大，粘聚力也越大；在掺灰率相同时，膨胀土的含水率越高，粘聚力越大。当改良膨胀土的掺灰率为8%时，较6%的掺灰率，粘聚力只上升了2%。由此可见，改良膨胀土的含水率和掺灰率对该改良土的粘聚力具有明显影响。当掺灰率为6%时，可以取得最佳的实验效果。