石灰改良膨脹土實驗分析

文/王樂軍，中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司

石灰改良膨脹土實驗分析

文/王樂軍，中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司

膨脹土的分布較為廣泛，對膨脹土進行改良具有重要的現實意義。本文對石灰改良膨脹土的機理進行分析，根據對石灰改良膨脹土的實驗進行分析研究，為現實生活中用石灰改良膨脹土提供依據。

石灰；改良；膨脹土；實驗

1 引言

膨脹土在我國分布范圍較廣，在有膨脹土的地區進行建設時，由于膨脹土具有較強的吸水膨脹和失水收縮變形特性，對建設的影響較大，對基礎設施的施工和維護帶來較多的問題。因此，進行石灰改良膨脹土實驗分析研究對我國的基礎建設和社會發展都具有重要的意義。

2 石灰改良膨脹土的機理

其一，在膨脹土中加入石灰后，石灰中的正二價鈣離子與膨脹土中的鈉離子、鉀離子和氫離子等陽離子交換，使膨脹土的收縮性降低，強度增加。

其二，石灰吸收膨脹土中水分放熱，土顆粒表面雙電子層中陽離子的濃度增加使雙電子層變薄，使土顆粒之間的距離減小，增加膨脹土的強度。

其三，運用石灰進行膨脹土改良時，石灰和空氣中的二氧化碳會發生反應，會產生一種具有黏結性的物質，使得膨脹土的強度增加。

3 石灰改良膨脹土實驗分析

3.1 實驗材料

本次石灰改良膨脹土實驗所用的膨脹土取自南方某地區的一條公路路段，該地區膨脹土的顏色為紅褐色，天然含水率為25.3%，自由膨脹率為71.5%，干密度為1.43cm3，小于0.002毫米的粘粒含量為69.9%。本次試驗所采用的石灰中氧化鈣的含量為53.5%。

3.2 石灰改良膨脹土實驗

本次試驗嚴格根據相關標準進行，對該試驗所用膨脹土分別加入0、2%、4%、6%、8%的石灰進行對比分析。在實驗開始之前對膨脹土和石灰用0.5毫米的篩子進行處理，使膨脹土和石灰更加充分的混合。根據膨脹土不同的含水率進行制樣，對混合后的膨脹土和石灰進行為期7天、14天、21天和28天的養護，使得膨脹土顆粒和石灰能夠充分的反應。

3.3 實驗結果分析

3.3.1 擊實試驗結果分析

對不同摻灰率的膨脹土進行相同的擊實試驗，用石灰改良前的膨脹土的干密度大于改良后的膨脹土的最大干密度，改良膨脹土的干密度隨著摻灰率的不同而不同，摻灰率越高，改良膨脹土的干密度就越小，土中的最佳含水率越來越大。

3.3.2 有荷膨脹率變化分析

對不同摻灰率的膨脹土進行靜壓成型試驗,得到有荷膨脹率變化數據如圖1所示，當摻灰率在0至6%之間時，摻灰率越高，膨脹土的膨脹率越低。當摻灰率為6%時，有荷膨脹率僅為0.32%；當摻灰率為8%時，有荷膨脹率的變化很小。因此，該地區膨脹土的最佳摻灰率為6%。

圖1 有荷膨脹率與石灰摻量的關系曲線

3.3.3 收縮率變化分析

通過對不同摻灰率的膨脹土進行收縮率試驗，得到膨脹土的收縮率變化數據如圖2所示，當試驗的摻灰率在0至6%之間時，摻灰率越高，收縮系數越小；當摻灰率在6%至8%之間時，收縮系數的變化非常小。由此可知，當摻灰率為6%時，試驗效果最佳。

圖2 收縮系數與石灰摻量的關系曲線

3.3.4 粘聚力變化分析

對不同摻灰率的實驗結果進行統計分析，得到不同摻灰率和含水量與粘聚力的變化關系，實驗數據如圖3所示，在膨脹土含水率相同時，膨脹土的摻灰率越大，粘聚力也越大；在摻灰率相同時，膨脹土的含水率越高，粘聚力越大。當改良膨脹土的摻灰率為8%時，較6%的摻灰率，粘聚力只上升了2%。由此可見，改良膨脹土的含水率和摻灰率對該改良土的粘聚力具有明顯影響。當摻灰率為6%時，可以取得最佳的實驗效果。

圖3 不同摻灰率和含水量與粘聚力的變化關系

4 實驗結論

由本次石灰改良膨脹土的試驗可知，該地區石灰改良膨脹土的最佳摻灰率為6%。

由石灰改良膨脹土的無側抗壓強度試驗分析可知，14天為改良膨脹土的最佳期限。

5 結束語

膨脹土作為一種分布較廣的特殊土質，必須對其進行改良后再進行建設。用石灰進行膨脹與的改良是較為有效的方法，應該根據每個地區的實際情況進行石灰改良膨脹土的試驗，分析出用石灰改良膨脹土的最佳摻灰率和最佳齡期，為膨脹土的改良提供更加準確的依據。

[1]李才華,申輝.膨脹土石灰改良試驗分析[J].電力勘測設計,2015(z1):211-214.

王樂軍（1990-），男，本科，助理工程師，主要從事土工試驗等工作。