麻竹高速宜保段膨胀土掺灰改性研究

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1、第2珞第2ffi2012年4月土工基础SoilEng.andFoundation麻竹高速宜保段膨胀土掺灰改性研究李方华(中铁務四勘棗设ttRUM*限公司•欢仪430063)M要：肘麻竹离速公路宜城至保康段■胀土进行了掺生石灰试验研究•通过重型击实试验、承載比试验及胀缩■胀性试验，研究了不同掺灰比时改良土最大干密度、量佳含水■、承載比、■胀■、胀第总率尊物理力学参数的变化，从而确定了该地区形胀土改良的最佳掺灰比.关■询：■胀土，改良•掺灰试竣中图分类号:TU472文纖标识码：B文章编号：1004-3152(2012)0200

2、90-03收稿日期二2012-0208作者简介*李方华(1981—几男•本科•中铁第四勘寮设计院集团有限公司工程師.研丸方向为岩土工程设计与屿工・1引言随着我国高速公路建设的迅猛发展，目前建设重心已转向偏远山区和丘陵地区，这些地区膨胀土分布广泛，公路建设不可避免会遇到膨胀土.膨胀土含有较多的亲水性粘土矿物•如蒙脱石、伊利石等•具有吸水膨胀、失水收缩特性,工程性质极差，作为路基材料必然会导致路星隆起、变形开裂等一系列工程灾害的发生"切・因此，膨胀土不能直接用于修筑公路•但为了降低工程造价，在技术合理、可行的前提下•可以对膨胀

3、土进行改性而加以利用.目前•工程中广泛应用的、技术成熟的是采用生石灰对診胀土进行改性W生石灰的掺入■可以提高膨胀土的强度、抗侵地能力，转别是能够降低膨胀土的胀缩性，从而改善膨胀土的工程性质.湖北麻竹高速公路宜域至保康段部分路段处于襄阳断陷盆地•公路沿线分布有大量膨胀土・本文对该地区的膨胀土进行掺灰试验研究•通过重型击实试脸、承载比试验及膨胀性试验•研究不同掺灰比时改性土的聂大干密度、最佳含水量、承载比、膨胀总胀缩率等物理力学参数的变化,进而确定该地区膨胀土改性的最佳掺灰比.2石灰改良膨胀土原理石灰是一种无机胶结材料，掺入膨

4、胀土后，将发生一系列复杂的物理化学反应•从而改变土体性质.石灰与膨胀土主要发生离子交换作用、碳酸化作用及胶凝作用。石灰与土中的水接触后发生水化，离解岀的Ca'+'Mg2十离子，与土中的低价Na+、K*离子发生交换，而Ca^'Mg2-离子结合水膜较薄，可降低土体的亲水性和影胀性，同时，土颗粒表面带电状态改变•可加速土颗粒絮凝，使小团粒凝聚成大团块。Ca站、Mg?*离子还可与空气中的CO?反应生成CaCOs和MgCO,其胶结作用可加固土体.Ca"离子与土中的SiO：,Al2O3发生火山灰反应•生成水化硅酸钙和水化铝酸钙胶凝物•

5、其强度高、胶结能力强，可提高土体的强度和水稳性.此外•石灰水化过程中的吸水、发热及Ca(OH)：晶体析出•均可降低土体含水*•促进土体固结和土体强度提応.3膨胀土特性研究根据现场工程地质条件及施工要求•选择北张家湾和岛瓦屋这两个代表性取土场的褐黄色粉质粘土作为研究对象.对土样进行了颗粒分析、液敘限测定、膨胀指标测试等试验，所得颗粒级配见图1,主要物性指标见表1・由图1可以看岀，土样细颗粒含故较高。由表1可知，北张家湾取土场土样的液限为43.5%.为低液限粘土•高瓦屋取土场土样的液限为68.3%.属高液限粘土；而由膨胀性指标

6、则可以看出，北张家湾土样的自由膨胀率为43%,为弱膨胀土，高瓦屋取土场土样的标准吸湿含水率为&7%•塑性指数为42.6•为强膨胀土；综合塑性指数、蒙脱石含量、阳离子交换董、标准吸湿含水率等指标•该土样可定义为膨胀土.0.0010.00S0.0750.2505ft/min)图1土的«1土的轲性指标取土场(%)贾性指数（%〉自由彩胀率（％）霞股石含■（%）阳戾子交换■（mmo!/kg）标桥吸冷含水率（%）北张家湾43.523.14315.S7212.765.0髙瓦屋6&342.67230.70330.88.7通过重田击实试验可

7、得，两个取土场土样的最佳含水率分别为16.7%J&8%,不同压实度下的最大干密度见图2,两个取土场土样100%压实度下的最大干密度分别为1.78g/cm1.67g/cm3・土样承载比试验结果见表2•由表2可以看出•素土CBR值很低，而膨胀鱼和吸水量较大，根据《公路路基设计規范》，素土不能满足工程要求，需宴进行改性.S2■土的■大干畫度»2*±*tt比试“结果取土场乐宴度（％陈媚总率（％）CBR（%）■胀*（%）«水量（g）932.723.85311北张家悴963.72.33・97266100—34.18243935.50

8、.57.91537高瓦厘966.30.88.15011001.28.234564膨胀土掺灰试验根据工程现场条件，选用石灰来改性.结合素土的物理性质试验成果并参照相关工程经驗•北张家湾取土场的膨胀土掺灰比定为3%和4%,高瓦屋取土场的膨胀土權灰比定为3%和5%.分别对不同掺灰比的改性土进行重型击实试验，得