合肥地区膨胀土及生石灰改性的研究.pdf

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1、安徽建筑2011年第4期(总179期)合肥地区膨胀土及生石灰改性的研究TheRe5earchofHefeiExpansive,SOilandNatureChangeoi=Lime张万涛(安徽省交通勘察设计院，安徽合肥230011)摘要：详细论述了生石灰对膨胀土的改性机理，结合项目成果分析了合肥地区膨胀土的特征和分布情况，并选取承栽比和无侧限抗压强度作为基本指标，研究了生石灰对膨胀土的改造作用。室内研究表明生石灰对膨胀土改性的最佳掺量为6％。关键词：合肥地区；膨胀土；生石灰；改性；承裁比中图分类号：TU441．1文献标识码：A文章编号：1007—7359(2011)O4—01

2、91一O20引言改性膨胀土的物理指标表1膨胀土是一种在我国分布范围极广的具有破坏性的粘性土。《膨胀土地区建筑技术规范》中对其的定义为：膨胀土应是土中粘粒成份主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。膨胀土主要工程特性表现为强亲水性、强缩胀性和超固结性等。正由于膨胀土这些显著的特性，对_T程结构物具有严重的破坏作用，特别是对高等级公路路基工程和大型结构物所生石灰的主要成分为CaO，石灰与水接触会发生反应产生Ca(OH)：，产生的变形破坏作用，往往具有长期潜在的危险【1]。而后Ca(OH)：又与膨胀土中的水发生电解反应，生成Ca“；当生石灰加入到

3、目前，针对膨胀土改良普遍采用的方法有化学改性膨胀土中后，石灰与膨胀土混合，土中将产生过量的ca，它能置换土中的检测法，比如掺人生石灰、水泥、氯化钙等，以此改变膨I(+、Na~等低价离子。、胀土本身具有的不良的物理和力学性能。1．2絮凝团聚作用试验搅拌后土中的小颗粒变成大的团块，灰土击实后的微结构呈骨架结与1生石灰对膨胀土改性的原理构。在这种结构中，单粒、微团粒和团聚体相互接触形成骨架状，而微团粒测多位于团聚体之间起连接作用或充填于团聚体之间的孔隙中，而且微团粒量技之间常相互联结填充于团聚体之间，使得结构单元完全缺乏方向性，孔隙生石灰对膨胀土的膨胀特性具有很强的改造术类型多种

4、多样。随着掺灰量的增加，结构模型不变，只是结构单元发生有规作用。一般而言，其作用机理主要包括以下四个方律的变化，孔隙增多，结构变疏松。面。上述两种作用会明显改善土的塑性、膨胀潜势及其物理性质，但对膨1．1阳离子交换作用胀土的强度增加效果并不十分明显。1．3碳化作用120100搅拌后土中的生石灰同空气中的二氧化碳发生作用，可形成一种较面80弱的钙一碳粘结物质，使土发生碳化。但该作用对提高土的强度效果并不60太明显，有时还会使土的整体强度降低。笤40201．4胶结作用2468该作用对膨胀土的强度提高起决定性作用。此过程中适量的石灰和掺灰量(％)水可同土中大量存在的硅、铝起作用，

5、该过程不仅产生较强的粘结物质，同图1石灰掺量和CBR的关系匡时还会提供一种高碱性的环境。在这种高碱性的环境下，会生成氢氧化钙硅和氢氧化钙铝，反应结果将使土的强度大幅度提高，土的结构也发生大山蛊1．2的变化。l躲2合肥地区膨胀土的特征和分布状况盛0．4o．28根据调查结果，合肥地区除沿现代河流分布的一级阶地以外，广阔的掺灰量(％)波状丘陵均由膨胀土构成。根据钻孔揭露和野外观察，该区域内膨胀土基图2石灰掺量和无侧抗压强度值的关系本上形成于Q3时代，由冲、洪积作用而成。膨胀土中粘土矿物成分以伊利石、蒙脱石为主，其次是高岭石；碎屑矿物成分以石英为主，其次是长石、云收稿日期：2011

6、-04—07母片等。检测知该区域膨胀土粘粒平均含量为39．2％，自由膨胀率为作者简介：张万涛(1961-)，男，安徽怀宁人。高级工程师现主要从事岩土工程勘察和设计相关工作。68．7％，根据规范划分属中低性膨胀土。区域内膨胀土大致可分为两层：上2011年第4期(总179期)安徽建筑层为黄褐色粘土，厚度为2m～3m左右，硬塑～坚塑状态，含直径图1、2给出了膨胀土不同掺灰量对CBR值和无侧限抗0．5ram～2．5ram的结核，裂隙发育；下部为灰黄色粘土，硬塑一坚压强度影响的试验结果。从图中可以看出，随着石灰掺量的增塑状态，近垂直和水平的两组裂隙发育。加，CBR值和无侧限抗压强度值

7、均随之增加。当掺灰量从2％根据收集的资料虽和勘察结果绘制出的合肥市膨胀土分布增加到6％时，CBR值从30％增加到91％，无侧限抗压强度值图可知：自由膨胀率较火的土分布在合肥西北，西部以及西南从0．31MPa增加到0．98MPa，增加了2倍多；但当掺灰量从6％一带。增加到8％时，CBR值增加了5％，无侧限抗压强度值则仪增加1％。因此，从石灰掺量的经济角度分析，并非石灰掺量越大越3生石灰改性的试验研究好，6％的石灰掺量较为合适。3．1取样与室内试验方法4总结试验所用土样均取自合肥区域内几处较为典型的膨胀土，取样深度为1