水泥改性安阳中膨胀土的试验研究.pdf

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1、第13卷第25期2013年9月科学技术与工程Vo1．13No．25Sep．20131671—1815(2013)25—7418—04ScienceTechnologyandEngineering⑥2013Sci．Tech．Engrg．建筑技术水泥改性安阳中膨胀土的试验研究战永亮黄曾刘思印(中国石油大学(华东)，青岛266580)摘要膨胀土的分布范围很广，其吸水膨胀，失水收缩的特性给工程的施工和工程结构的安全性带来了很大的隐患。采用水泥改性安阳地区中膨胀土，在增加改性土强度的同时，又改变了其膨胀性能。通过多种试验方法，从宏观力学特性，微观结构特征等方面对水泥改性中膨胀土进行了一定的研究，揭示

2、了水泥改性中膨胀土的内在机理。关键词中膨胀土水泥改性微观结构中图法分类号TU443；文献标志码A膨胀土含有较多的黏粒及亲水性强的蒙脱石、1河南安阳中膨胀土的基本物理性质伊利石和高岭石等矿物成分，因此具有显著的吸水膨胀、失水收缩的变形特性，其工程问题是岩土工河南安阳中膨胀土的基本物理性质如表1。程领域中的技术难题之一¨1J。膨胀土的变形会导表1安阳中膨胀土的基本物理性质致膨胀土渠坡溜坍、坍塌、滑坡等严重事故，还会使边坡滑动，进而发生失稳破坏，因此需要对膨胀土进行处理来减小工程危害。常用掺加石灰、粉煤灰、水泥和化学试剂等各种物理、化学的方法对膨胀土进行改良。南水北调工程是关系国计民生的一项大型

3、水利工程，其沿途穿越大量的膨胀土地区。本文选取南水北调中线所经安阳地区的中膨胀土，掺加水泥对其进行改性，采用多种试验手段和方法，研究了2水泥改性安阳中膨胀土的物理性质试验水泥改性中膨胀土的机理。关于水泥改性膨胀土2．1基本物理性质及膨胀试验的研究表明，强度的增长主要发生在早期。因此，安阳中膨胀土掺加6％干质量的普通硅酸盐水为了研究水泥改性膨胀土的物理、力学、微观结构泥进行改性试验。为研究水泥改性中膨胀土在不等性质随时间逐步变化发展的过程，选择了掺加水同龄期内物理性质的变化，进行了1维膨胀，自由膨泥击实，击实后1h、4h、24h和7d不同的龄期进胀率和液塑限试验。试验结果如表2。试验结果表行

4、试验，研究了其物理化学、力学性质及微观结构明，掺加水泥击实后，安阳中膨胀土的一维膨胀率的变化。随时间增加持续降低，1d后已降低到0．05％，随后基本保持稳定且基本不具有膨胀性。自由膨胀率表现出相似的变化趋势，从改性前65％降低到改性2013年5月07日收到第一作者简介：战永亮(1965一)，男，硕士生导师，副教授。研究方7d后的40％。塑限在掺加水泥后随时间一直增向：岩土加固理论与技术、地下结构工程。E-mail：zhyl@upc．edu．cn。加；液限则最初略有增加，然后持续降低。塑性指数在改性后持续降低。以上结果表明，对安阳中膨25期战永亮，等：水泥改性安阳中膨胀土的试验研究胀土掺加水

5、泥改性后，最显著的变化发生在最初的土的机理，采用扫描电镜在不同的养护期对试样进24h内。行了分析。水泥改性安阳中膨胀土的扫描电镜的结果如图2到图3所示。表2水泥改性安阳中膨胀土在不同养护龄期图2给出了未掺加水泥改性的安阳中膨胀土在的膨胀性和液塑限最优含水量条件下击实后的SEM图像。从图中可以观察到安阳中膨胀土具有薄片状结构，是典型的蒙脱土的结构，具有较大的比表面积。2．2X—Ray试验分析为了观测水泥改性膨胀土过程中矿物成份的变化，对不同养护期(改性前，掺加水泥击实后即可，掺加水泥击实后养护1h、4h、24h，7d)的试样进行了X．RAY扫描分析。图1给出了X—RAY分析的试验结果。图2未

6、掺加水泥改性的安阳中膨胀土的SEM图像样图3中的a～e给出了掺加水泥改性的安阳中膨胀土在最优含水量条件下击实后不同养护龄期的SEM图像。在掺加水泥刚刚击实中膨胀土后，中旦言膨胀土微观结构的变化并不明显。有初步的侵蚀作用发生在黏土颗粒的表面，但是并不明显。可以鹱观察到颗粒破碎状比较明显。在中膨胀土掺加水泥改性养护1h之后，腐蚀过程的加剧。在黏土颗粒的表面形成了新的较小颗粒状的物质，较薄的片扫描角度20／(。)状微观结构也几乎不能再观察到。整片的蒙脱土类型的微观结构也被破坏成了很多的小块。水泥图1安阳中膨胀土掺加6％水泥后在不同改性中膨胀土在养护4h之后，黏土颗粒表面在龄期的x—RAY衍射模式

7、SEM图像中已经观察不到。小片的颗粒状的物质X．RAY分析试验结果表明在掺加水泥水化也消失了，黏土颗粒表面包裹上了一层凝胶状的物后，水泥立刻和黏土矿物中某种成分发生化学反质，但是这种凝胶状的物质并不是很明显。黏土整应，生成凝胶。主要有硅酸钙凝胶和铝酸钙凝胶，体仍然由许多的分散的颗粒组成。水泥改性中膨但是二者的反射强度不同，铝酸钙凝胶的要稍低，胀土在养护24h之后，SEM图像中显示黏土矿物的使黏土矿物反射强度有不同程度的减