ISS离子固化剂改性膨胀土试验研究.pdf

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1、2壁!鱼玺筮垫塑i篁墓!塑塑!辽亘建楚勘塞皇型丝ISS离子固化剂改性膨胀土试验研究■楼蓉蓉1。刘顺昌2■1．武汉市勘察设计有限公司，湖北武汉430074；2．武汉市测绘研究院，湖北武汉430074摘要：本文选取南水北调中线工程总干渠潞王坟段膨胀土作为研究对象，利用新型电化学加固材料——离子土壤固化剂(英文名称IonicSoilStabiliz·el"，简称ISS)，对膨胀土进行_『加固处理，通过不同配比下的塑性指数确定ISS的最佳配比为I：200，在此配比F，土样的物理力学性质得到显著提高。关键词：膨胀土离子周化剂塑性指数膨胀土是自然地质过

2、程中形成的一种具有多裂隙和显著胀缩特性的特殊性土。具有多裂隙性以及土体中裂隙的杂乱分布，膨胀土对建筑物产生的变形破坏作用往往伴有长期潜在危险的特点_一。在修建南水北调中线引汉总千渠T程时，普遍遇到了膨胀土深挖路堑、渠道边坡稳定、地基处理等问题。为了改变膨胀土的不良物理性质，提高土体的强度、减小土体的变形，采用一种新型电化学加固材料——离子土壤同化剂(英文名称IonicSoilStabilizer，简称ISS)，对膨胀土进行了加周处理。经济快速方便，解决了置换地基土体造成的经济不划算问题，而且不会造成环境污染旧-。本文选取南水北调中线工程中的

3、潞王坟段中膨胀土为研究对象，利用离子土壤固化剂对膨胀土进行加固，对比改性前后的物理力学性质，试验项目有：基本物性指标试验(包括界限含水率、自由膨胀率、击实试验)、力学特性试验(快剪试验)。1膨胀土基本物理特性指标本次试验土样采自南水北调中线。F程总干渠潞王坟段，研究段土样中网状裂隙发育，黏粒含量很高，为紫红色粘士岩，中间混杂着灰白色泥灰岩。通过基本物性指标试验得到，土样的天然含水率为22．4％，天然密度为2．219／cm3，比重2．74，液限达56．5％，塑限27．4％，由此得到塑性指数为29．1，，自由膨胀率为75％。通过击实试验得到土样

4、的最大干密度为1．689／cm3，最有含水率为21．8％。由以上试验结果可知，研究区膨胀土液限平均值大于50％，属于高液限土，自由膨胀率平均值大于70％，为中膨胀土，可以推测出其T程性质受黏粒性质的影响将会非常严重。2膨胀土改性试验为了改善研究区中膨胀土的不良特性，利用离子固化剂进行加固处理。固化材料选用路固宝，为无色透明状液体，具粘滞性、无刺激性气味。该离子固化剂极易溶解于水中，并且能在水中离解出大量的正、负离子成分，其主要成份为烷基苯磺酸盐表面活性剂物质，并辅配以部分无机、有机盐和催化剂成分¨。。通过离子固化剂处理，能够将土粒表面的亲水

5、性改为疏水性，通过足够的外力作用就能将水和气体排出土外，土粒骨架密度大、强度高、孑L隙小，从而增强土的强度，对于土路基的承载能力明显提高，并且能有效阻止外界水分的侵入，增强路基的稳定性。在本研究中，为了找到对于研究区膨胀土的最佳配比，我们把ISS：水=0、1：150、l：200、1：250、1：300、l：350、1：400分别配置不同浓度的改性溶液，按原土样液限为配比含水率，搅拌后密封28天，作为确定配合比试验土样：本文以塑性指数以及自由膨胀率作为最优配比的确定指标。通过试验，得到当ISS：水=1：200时，塑性指数及自由膨胀率均为为最小

6、。3膨胀土改性前后物理力学性质对比3．1改性前后物理性质对比见表1，表l膨胀土改性前后基本物理性质试验成果表液限塑限塑性指数自由最大最优土样膨胀率干密度含水率wL／％W√％1p％g／cm3％原土样56．527．429．I75l，682I．8改性样34．819．015．5301．7519．8可以看出，利用离子同化剂处理后，土的液限减少了近22％，塑性·212·指数减小了近14％，从物理意义上看，土在可塑状态的含水量变化范围，大致相当于土粒所能吸附的弱结合水的含量，因此可以说，土颗粒周围吸附的弱结合水膜明显减薄了。3．2膨胀土改性前后力学性质对

7、比为了符合本文膨胀土用于道路T程的实际T况，本试验采用快剪试验。试验样品分两大组，一组为重塑的未改性的膨胀土，一组为利：用ISS：水=l：200的离：子固化剂溶液改性后的荟膨胀土。为了研究在在{同一千密度_F，不同的含水量对膨胀土T程性质的影响，本快剪试验的条件为，保证干密度相同(本文为土样的最攀粪≯鬻0一，一⋯⋯．一⋯、，三÷受生、⋯。一。2024283236含木车Cx)图l膨胀土改性前后内聚力变化曲线大千密度)，分别配制最优含水率下、24％、30％、32％这4个含水率水平的样品，再迸行快剪试验。试验后土样的内聚力对比见图1。可以发现，在

8、各自的最优含水率下，ISS改性样的粘聚力比未改性样的内聚力整整大了一倍多；随着含水率的增大，ISS改性土样的粘聚力始终比未改性土样的内聚力大。笔者认为，未改性土样与改性土样的强度