摻加材料對黏土密度的影響探究

魏靜

摘 要 通過摻加不同含量、不同粒徑的建筑垃圾再生微粉?；蛏暗[石，測定混合黏土密度，研究摻加材料對其密度的影響。結果顯示，滿足一般土壤對密度要求的摻加量有：1）直徑2～3 cm的砂礫石，摻加10%～30%;2）直徑≤1 cm的建筑垃圾再生微粉粒，摻加量10%～40%;3）直徑1～2 cm的建筑垃圾再生微粉粒，摻加量10%～20%;4）直徑2～3 cm的建筑垃圾再生微粉粒，摻加量10%～30%。

關鍵詞 建筑垃圾再生微粉粒;砂礫石;密度

中圖分類號：TU411 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.15.098

在世界范圍內，黏土集中分布在北緯60°至南緯50°的40多個國家與地區，遍及六大洲。我國便是黏土廣泛分布的國家之一，特別是在長江與黃河的中下游、南部沿海以及西南廣大地區的各種工程建設中，黏土非常常見[1]。黏土排水、通透氣不良，水氣狀況不利于農作物的生長發育，易造成作物秧苗腐爛。張平和胡毅夫[2]在利用石灰改良重黏土土質方面進行了相關試驗研究，得出了最佳摻量及相應土質特性改良效果。鐘敏雄等[3]在利用康耐固化劑改良重黏土土質方面進行了相關試驗研究，得出了土質物理力學性能及強度變化的規律。賈德義等[4]在重黏土中摻加粉煤灰，在每667 m2施灰30 t時，較對照田增產107.9%，后效作用顯著。朱麗英等[5]采用棉花膜下軟管灌溉栽培技術發展棉花產業，增產增收效果顯著。Tovey[6]從土體結構的角度出發，借助于計算機圖像處理系統對重黏土的微結構進行了定量分析。Allam、Day、Al-homoud等[7-9]通過試驗研究發現，含水率的改變對重黏土的物理力學性質有著非常顯著的影響。Celal等通過大量的試驗研究了石灰對重黏土的改良作用[10]。Rivard等[11]建立了黏質土最大干密度與最佳含水量之間的關系。

許多專家、學者和工程技術人員對重黏土的基礎理論與工程適用性都從不同的角度進行了大量研究工作，取得了大量有益的實用性成果，但應用礫石或建筑垃圾再生微粉對黏土進行改良還未涉及?；诖?，探討不同直徑、不同含量的建筑垃圾再生微粉?；蛏暗[石對黏土密度的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗設置

采用黏質土風干后研磨過2 mm篩備用，摻加材料選用黑河灘上砂礫石和農家小院拆除的舊建筑垃圾黏土磚，敲碎形成建筑垃圾再生微粉粒，并分別過1 cm、2 cm、3 cm篩，自然風干備用。將砂礫石、建筑垃圾再生微粉粒分別按照直徑≤1 cm，1～2 cm，2～3 cm，與黏土（2 mm）以質量比0%（CK）、10%、20%、30%、40%和50%混合至容重ρb為1.3 g·cm-3，設計30組不同處理，每組設置3次重復，空白實驗1組，3次重復，共93組。

1.2 實驗方法

將不同含量（10%、20%、30%、40%和50%）、不同粒徑（≤1 cm、1～2 cm、2～3 cm）砂礫石或建筑垃圾再生微粉粒混合至黏土中，裝入環刀，依據《森林土壤水分-物理性質的測定》（LY/T 1215—1999）[12]檢測總孔隙度Pt，再用式1計算獲得摻加前后土粒密度。

2 結果與分析

實驗結果詳見圖1和表1。由圖1可知，摻加砂礫石或建筑垃圾微粉粒，土壤密度均小于空白實驗。摻加同一粒徑范圍砂礫石或建筑垃圾微粉粒，土壤密度基本隨摻加量增加而減小。

一般土壤的密度多在2.6～2.8 g·cm-3，摻加砂礫石后土壤密度為2.27～2.61 g·cm-3，其中礫石直徑為2～3 cm，含量為10%、20%和30%時，土壤密度分別為2.57 g·cm-3、2.61 g·cm-3和2.61 g·cm-3，接近一般土壤密度下限值，滿足一般土壤對密度的要求。摻加建筑垃圾再生微粉粒后土壤密度為2.5～2.8 g·cm-3，其中建筑垃圾再生微粉粒直徑≤1 cm，含量為10%、20%、30%和40%時，其土粒密度分別為2.60 g·cm-3、2.66 g·cm-3、2.61 g·cm-3和2.62 g·cm-3;直徑為1～2 cm，含量分別為10%和20%時，其土粒密度分別為2.76 g·cm-3和2.60 g·cm-3;直徑為2～3 cm，含量分別為10%、20%和30%時，其土粒密度分別為2.69 g·cm-3、2.68 g·cm-3和2.58 g·cm-3，滿足一般土壤對密度的要求。

3 結論

為滿足一般土壤對密度的需求，黏土中可摻加砂礫石，直徑2～3 cm時，含量為10%、20%或30%;或摻加建筑垃圾再生微粉粒，直徑≤1 cm時，含量為10%、20%、30%或40%;直徑1～2 cm時，含量為10%或20%;直徑2～3 cm時，含量為10%、20%或30%，均可達到土粒密度在2.6～2.8 g·cm-3的需求。

參考文獻：

[1] 喬地.工程“癌癥”找到治理技術了[N].科技日報，2020-04-27.

[2] 張平，胡毅夫.高液限黏土路堤填筑石灰改良技術研究[J].西部探礦工程，2006（10）：7-8.

[3] 鐘敏雄，劉世武，柳厚祥康耐改良高液限土路用特性研究[J].吉林化工學院學報，2005，22（1）：43-47.

[4] 賈德義，郭慧霞，張健.粉煤灰改良重粘土地的投加量和后效試驗[J].上海環境科學，1992（2）：30-31.

[5] 朱麗英，許雙龍，管懷明.重粘土地棉花膜下軟管灌溉配套栽培技術[J].新疆農業科技，2005（Z1）：27.

[6] Tovey.A digitial computer technique for orientation analysis of micrographs of soil fabric[J].Journal of Mieroscopy，1990，120：303-305.

[7] Allam MM，Sridharan A.Effect of wetting and drying in shear strength[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division，1981，107（4）：421-438.

[8] Day RW.Swell-shrink behavior of compacted clay[J].Journal of Geotechnical Engineering，1994，120（3）：618-623.

[9] Al-Homoud AS，Basma AA，Husein Malkawi AI，et al.Cyclic swelling behavior of clays [J].Journal of Geotechnical Engineering，1995，121（7）：562-565.

[10] Celal MT，Ulusay R，Gokceoglu C.Effects of lime stabilization on engineering properties of expansive Ankara clay[J].Earth and Environment Science，2004，104（3）：466-474.

[11] Rivard PJ，GoodwinTE.Geotechnical characteristics of compacted clays for earth embankments in the prairie provinces[J].Canadian Geotechnical Journal，1978，8（2）：391-401.

[12] 張萬儒，楊光瀅，屠星南，等.LY/T1215-1999森林土壤水分-物理性質的測定[S].北京：國家林業局，1999.

（責任編輯：劉昀）