探討水泥改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

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1、探討水泥改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度廣東省地質(zhì)局第九地質(zhì)大隊(duì)摘要：木文結(jié)合某一級(jí)公路改建工程，擬采用摻入一定量的水泥這一化學(xué)改良方法來提高膨脹土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，探討水泥摻量對(duì)水泥改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響。通過試驗(yàn)，深入分析了改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥摻量的變化規(guī)律，對(duì)膨脹土地IX:公路路基設(shè)計(jì)及施工提供一定的參考和指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：膨脹土；水泥；無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1膨脹土的簡述膨脹土在我國的分布范圍很廣，是一種吸水膨脹、失水收縮的特殊粘土,主要由強(qiáng)親水性礦物伊利石和蒙脫石組成。一般承載力較高，具有超固結(jié)性、崩解性以及浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，工程性質(zhì)極不穩(wěn)定，因此在現(xiàn)

2、行的公路設(shè)計(jì)規(guī)范中，膨脹土被列為a類填料，規(guī)定不能直接作為路基填料。膨脹土路基常見的病害有：路基沉陷、基床翻漿冒泥、下沉外擠、路肩鼓脹、邊坡滑塌等，這主要是由于膨脹土承載力不足，外荷載超過了自身所能抵抗的極限強(qiáng)度。因而，如何對(duì)膨脹土進(jìn)行改良處理，使其強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到路用要求成為了亟待解決的問題之一。工程中常用的膨脹土處理方法可歸結(jié)為物理改良和化學(xué)改良兩大類，其中化學(xué)改良方法是在膨脹土中摻入石灰、水泥、粉煤灰或合成固化劑等材料，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)改變膨脹土的不良工程性質(zhì)，使其達(dá)到路填料的標(biāo)準(zhǔn)。近年來水泥改良膨脹土在高速公路路基工程中被廣泛應(yīng)用，具有較好的研究及應(yīng)用前景。2表征水泥改

3、良膨脹土的強(qiáng)度指標(biāo)主要伍括：加州承載比（CBR）、抗剪強(qiáng)度、回彈模量以及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等。目前，國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)：水泥改良膨脹土的抗剪強(qiáng)度、CBR值以及回彈模量與水泥摻量呈正相關(guān)性，改良效果較好。但對(duì)水泥改良膨脹土無側(cè)向抗壓強(qiáng)度的研宄相對(duì)較少，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是指試件在無側(cè)向壓力的條件下，抵抗軸向壓力的極限強(qiáng)度，是進(jìn)行路基設(shè)計(jì)的主要力學(xué)參數(shù)之一。3水泥改良膨脹土機(jī)理水泥是目前我國膨脹土改良技術(shù)中使用最為普遍的材料之一，普通硅酸鹽水泥主要的化學(xué)成分是氧化鈣、二氧化硅、三氧化鋁及三氧化二鐵等。水泥對(duì)膨脹土的改良效果主要體現(xiàn)在在三個(gè)方面：水泥的水解及水化反應(yīng)、離子交換和閉粒化作用、碳酸化

4、作用。國內(nèi)外眾多試驗(yàn)研宄表明：水泥改良膨脹土能顯著提高膨脹土的強(qiáng)度特性，隨著水泥摻量的增加，改良膨脹上的強(qiáng)度也會(huì)逐漸提高，有研究表明：當(dāng)水泥摻量由5%提高至20%吋，改良膨脹土軸心抗壓強(qiáng)度可提高5倍左右。但水泥摻入量通常有一個(gè)合理的范圍。當(dāng)水泥摻入量過大時(shí)，水化反應(yīng)所需的水質(zhì)量增加造成膨脹土干燥收縮，土體產(chǎn)生裂縫，從而對(duì)改良膨脹土的路用性能造成了影響。因此，從技術(shù)效果和改良成本的角度綜合考慮，水泥摻量控制在2%-10%之間較為合理。4試驗(yàn)材料4.1膨脹土性質(zhì)該土樣為灰白色，中間夾雜灰綠色粘土條帶，呈硬塑狀，水平裂隙發(fā)育，含有較多的鐵錳質(zhì)結(jié)核。按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》。(JTGE

5、40-2007)對(duì)土樣進(jìn)行液塑限試驗(yàn)、自由膨脹率試驗(yàn)、比重實(shí)驗(yàn)及顆粒分析等試驗(yàn)，測得該膨脹土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)如下：比重2.56,天然含水率30.07%,液限73.52%,塑限26.38%,塑性指數(shù)42.69,<0.05粘粒含量為15.66%,最大干密度1.75g/cm3,最佳含水率15.33%,自由膨脹49%。根據(jù)相關(guān)規(guī)范可判定該膨脹土為高液限黏土，膨脹性較弱。4.2水泥規(guī)格試驗(yàn)用水泥采用某一普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為36.5,比重3.6,燒失量4%,諷化鎂含量3.8%,細(xì)度350m2/kg,標(biāo)準(zhǔn)稠度25.5%,安定性檢驗(yàn)合格。5試驗(yàn)方案試驗(yàn)方法按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》。(jTG

6、E40-2007)和《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》。(JTGE51-2009)進(jìn)行。為研究水泥摻量對(duì)改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，本試驗(yàn)中水泥的摻量分別為：.3%、5%、7%、9%。每種水泥摻量下的改良膨脹土根據(jù)擊實(shí)所得到的最佳含水率和最大干密度制樣，每組制備9個(gè)平行試樣。具體制作方法：取具有代表性的風(fēng)干膨脹土置于橡膠墊上用木錘碾碎，過5mm標(biāo)準(zhǔn)篩，并測其風(fēng)干含水率，然后分別將膨脹土配至預(yù)定的含水率(預(yù)留1%的水)，置于塑料袋中燜料一晝夜。在試件成型錢lh內(nèi)，按照預(yù)定的水泥摻量，將水泥摻入膨脹土中拌合均勻，并將預(yù)留的1%的水加入土中吋，混合料的含水率達(dá)到規(guī)定的含水率，

7、在lh內(nèi)完成全部試件的成型工作。采用圓柱形試模，試模尺寸為10cm×10Cm，混合料分3次灌入試模，每次灌入后后夯棒插實(shí)。試件采用萬能試驗(yàn)機(jī)靜壓成型，成型后立即脫模，稱取試件的質(zhì)量m，量取直徑D和高度h。將試件置于萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中加載速率控制為為lmm/min。記錄試件破壞吋的最大壓力P(N)。計(jì)算每組試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)差S、變異系數(shù)CV和95%保證率的值。6試驗(yàn)結(jié)果及分析水泥摻量對(duì)改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響。由圖可以看出：(1)水泥摻量對(duì)改良膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度