膨潤土對黃土抗滲性和強度的影響

郄玥穎 張 鵬 楊瑞雪 胡 月 馬小波

（寧夏大學土木與水利工程學院， 寧夏 銀川 750021）

膨潤土對黃土抗滲性和強度的影響

郄玥穎 張 鵬 楊瑞雪 胡 月 馬小波

（寧夏大學土木與水利工程學院， 寧夏 銀川 750021）

為改善黃土墊層的抗滲性，試驗研究了膨潤土對黃土抗滲性和強度的影響。結果表明：黃土的滲透系數隨膨潤土摻量的增加而減小，膨潤土可有效改善黃土的抗滲性，合理摻量約6%；適量的膨潤土對黃土的粘聚力有明顯改善，對摩擦角影響不明顯，不會對黃土強度產生明顯的不利影響，可供寧夏黃土地基上的工程防滲參考。

膨潤土；黃土；抗滲性；強度

黃土在寧夏分布廣，濕陷性強，常因防水失效而發生濕陷、沖蝕和潛蝕[1,2]，影響建筑物的正常使用，甚至破壞，加強黃土地基防滲顯得非常重要。膨潤土具有強烈的親水膨脹性、吸附性和離子交換特性[3,4]，摻入土中可顯著提高土的抗滲性[5-7]。為改善寧夏黃土墊層的抗滲性，將膨潤土摻入黃土，研究了二者復合后的的抗滲性和強度特性，為寧夏黃土地基上工程防滲提高參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃土取自寧夏同心，密度為1.56g/cm3，含水率為12.2%，土粒比重為2.72，最大干密度1.72g/cm3，最優含水率為16.0%。黃土粒徑分布如圖1，主要為0.075mm～0.005mm的粉粒，占81.3%。

圖1 黃土的粒徑分布

表1 膨潤土的主要化學成分/%

1.2 試驗方案與試驗方法

固定試樣的干密度為1.62g/cm3，含水率為12%，膨潤土摻量b取0，3%，6%，9%和12%。

按試驗方案稱取黃土、膨潤土和水，先將黃土和膨潤土混合拌均，再加水拌均。壓樣法每組制備直徑61.8mm，高40mm的試樣2個，采用變水頭法用滲透儀測定試樣的滲透系數。每組制備直徑61.8mm，高20mm的試樣4個，采用快剪試驗方法用電動直剪儀測定試樣的強度指標。

2 結果與分析

2.1 滲透性

由圖2可見，膨潤土摻量約小于3%時，試樣的滲透系數隨時間的增加逐漸增大，且變化較大；膨潤土摻量較大時，滲透系數隨時間的增加呈先減小后增大的趨勢，且變化較小。黃土中含有較多的可溶鹽，隨時間的增加，可溶鹽逐漸溶解并隨水流出，土的孔隙增大，滲透性增加。膨潤土摻量較小時，黃土中的可溶鹽可離解足夠的高價離子和膨潤土進行離子交換，使膨潤土吸水性降低，從而使滲透系數增大；膨潤土摻量較大時，黃土中的可溶性鹽有限，沒有足夠的離子進行交換，因而對滲透系數影響減小。

圖3是72h時試樣的滲透系數與膨潤土摻量的關系。由圖3可見，滲透系數隨膨潤土摻量的增加而減小，在膨潤土摻量為6%以后，變化趨勢很平緩，膨潤土對滲透系數影響不明顯，以膨潤土摻量為6%比較合理。膨潤土水化后體積膨脹，使土粒間的孔隙減小，進而使滲透系數降低。

圖2 滲透系數與時間的關系

圖3 滲透系數膨潤土摻量的關系

2.2 強度特性

由圖 4可見，試樣的粘聚力隨膨潤土摻量的增加呈先增大后減小的趨勢，膨潤土摻量為6%時到到最大。膨潤土具有較強的親水性能，水化后形成膠凝體，且黃土中的部分自由水被吸收，界面張力增大，粘聚力增加。膨潤土摻量過大時，部分黃土中的自由水全部被膨潤土吸收，界面張力消失，粘聚力降低。隨膨潤土摻量的增加，試樣的摩擦角呈非線性減小。膨潤土吸水后形成結合水膜，表面摩擦力降低，故膨潤土摻量增加，摩擦角降低。膨潤土摻量為 6%，粘聚力增加約18kPa，摩擦角降低約4°。此膨潤土摻量下，對黃土的強度不會產生明顯的不利影響。

圖4 強度指標變化趨勢

3 結論

（1）黃土的滲透系數隨膨潤土摻量的增加而減小，膨潤土可有效改善黃土的抗滲性，合理摻量約6%。

（2）適量的膨潤土對黃土的粘聚力有明顯改善，對摩擦角影響不明顯，不會對黃土強度產生明顯的不利影響。

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TU502

B

1007-6344（2017）09-0292-01

國家大學生創新訓練項目(12015244456）

郄玥穎(1992-)，女，河北保定人，研究生，研究方向：巖土工程