石灰改良膨胀土试验研究

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1、建筑工程技术与设计科技创新2014年6月上·1145·石灰改良膨胀土试验研究林青芝（广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州510060）【摘要】膨胀土是一种对含水率变化特别敏感的特殊性粘土，）70在世界范围内都有广泛分布。如何使膨胀土成为一种有用的建筑（%材料，已经有多人进行了研究，并且获得了一系列富有实践指导60液限（7天）稠度塑限（7天）意义的成果。采用石灰改良膨胀土是目前运用较多的的一种方法，50塑性指数（7天）首先结合实际工程，通过击实试验、自由膨胀率试验、界限含水率、液限（14天）40塑限（14

2、天）膨胀率试验选出所需的最小灰剂量，再从强度、变形、水稳定性塑性指数（14天）30等方面的性状分析这个灰剂量条件下改良土的使用效果，得知此液限（28天）20塑限（28天）灰剂量的可行性。塑性指数（28天）【关键词】石灰改良土最小灰剂量强度变形水理特10001234561.研究目的和意义灰剂量（%）膨胀土是在自然地质过程中形成的一种高塑性粘土，具有显著的胀缩性、多裂隙性和超固结性，粘粒成分主要是由强亲水性图2石灰改良土的稠度和稠度界限与灰剂量的关系的蒙脱石和伊利石组成。膨胀土的这种遇水膨胀、失水收缩的特性，

3、3.2不同灰剂量掺灰土的稠度特性以及由于这种干湿循环产生的裂隙，对其上的建筑物特别是轻型本文取养护不同时间的试样进行稠度试验。试验结果见图2建筑物、道路、堤防等都有严重的破坏作用，其对建筑物产生的所示，在膨胀土中掺入石灰以后，可以有效地降低膨胀土的塑性长期破坏作用很容易被忽视，导致工程事故的发生。目前，膨胀指数。灰剂量变化时，改良膨胀土的液限不发生明显变化；随着土的处理大致有以下几种方法：换土法、湿度控制法、化学固化法、灰剂量的增加，改良膨胀土的塑限增加、塑性指数减小，当灰剂加筋法、桩基法等。量大于3%后

4、，塑限也不再发生明显变化，塑性指数维持在26%膨胀土问题已是我国工程地质学、土质学、土力学及基础工左右。程等学界所关注的一大问题。我国跨流域调水项目—南水北调工3.3不同灰剂量掺灰土的自由膨胀率特性程的启动，使膨胀土成为中线和东线的主要问题之一。2.工程背景介绍60养护时间南水北调东线工程地形以黄河为脊背向南北倾斜，引水口比507天黄河处地面低40余米。从长江调水到黄河南岸需设13个梯级抽14天水泵站，总扬程65m，穿过黄河可自流到天津。在这些泵站中，4028天有三处泵站地处江苏段膨胀土地区，需要对当地的

5、膨胀土进行处自由膨胀率（%）30理后才能使用。20试验用土取自当地施工现场，天然土体中混有坚硬的礓石，试验时将其从土中挑拣出来。按照水利部《土工试验规程》[1]测10定土样的基本物理力学性状，土体的天然含水率为25～32%。03.最小灰剂量选择0123456用石灰改良膨胀土，要做到既消除或减小膨胀土的一些不良灰剂量（%）特性，又不造成浪费，就存在一个最小灰剂量。本文通过分别向图3石灰改良土自由膨胀率与灰剂量的关系素膨胀土中掺质量比为2%、3%、5%的石灰，模拟现场条件，通取与3.2中相同的试样进行自由膨胀

6、率试验，试验结果见图3过自由膨胀率、界限含水率和膨胀率来确定最小灰剂量。所示，石灰改良土的自由膨胀率明显小于素土；石灰改良土的自3.1不同灰剂量掺灰土的击实特性由膨胀率随灰剂量的增加几乎呈直线减小；当灰剂量大于3%以后，图1为不同灰剂量改良土的轻型击实曲线，由图中可见：随随着灰剂量的增加，界限含水率已不再发生明显变化。3%灰剂量着灰剂量的增加，石灰改良土的最大干密度逐渐减小，最优含水改良土的自由膨胀率约为34%，已低于《膨胀土地区建筑设计规范》率逐渐增大。且石灰改良土的击实曲线明显比素土的即击实曲线[2]

7、中弱膨胀土的下限40%，即已不属膨胀土范围，由此可以确定平缓，即石灰改良土的含水率在较大范围内可以压实到工程需要能够消除无结构力的松散膨胀土颗粒膨胀性的最小灰剂量为3%。的压实度。3.4不同灰剂量改良土的线膨胀率界限含水率和自由膨胀率两种试验都没有考虑土体结构性的3)1.65影响，本文采用无荷膨胀率试验研究考虑土体结构性时，石灰的2%石灰改良土改良效果。(g/cmd3%石灰改良土表2素土与石灰改良土的无荷线膨胀率1.605%石灰改良土土样说明素土3%灰剂量改良土5%灰剂量改良土素土干密度ρ1.55初始含水

8、率（%）22.118.5232620.523.5266.321.080.0600001.50无荷线膨胀率（%）6.271.290.0600001.45由表2中的试验数据可见，养护后的改良土线膨胀率明显低于素土，当灰剂量达到3%时，改良土在最优含水率条件下的的线膨胀率趋于零，几乎不发生膨胀变形，5%灰剂量改良土的初始1.40含水率为20.5%时，浸水后线膨胀率仍为零，可见在膨胀土中加14161820222426283032含水率