摘要：膨脹土的遇水膨脹、失水收縮，反復(fù)變形的工程性質(zhì)嚴(yán)重威脅了建筑物的安全。膨脹土中摻入適量的水泥，改變其結(jié)構(gòu)，以降低其膨脹性。針對(duì)膨脹土中水泥摻量與膨脹率的關(guān)系，水泥摻量的檢測(cè)，水泥改性土試驗(yàn),進(jìn)行了分析闡述。

　　關(guān)鍵詞：降低膨脹性；最大干密度；壓實(shí)度超百

　　中圖分類號(hào)：U445.4    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：

　　Abstract: The expansive soil water, water loss in inflation contraction, the engineering properties of the deformation of the repeated seriously threatened the safety of the building. Expansive soil adding appropriate amount of cement, change the structure, and to decrease the expansion. In the expansive soil cement mixed quantity and the relationship between the inflation rate, cement admixture is testing, modified cement soil test, are analyzed in this paper.

　　Key Words: Lower dilatability; Maximum dry density; Compaction degree over the

　　1  引 言

　　膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種具有多裂隙和顯著脹縮特性的特殊性黏土。其黏粒成分主要由親水性黏土礦物（主要是蒙脫石和伊利石等）組成，具有超固結(jié)性、多裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開裂且反復(fù)變形等特殊工程性質(zhì)，與一般黏性上顯著不同。由于膨脹土具有多裂隙性以及土體中裂隙的雜亂分布，膨脹土對(duì)建筑物產(chǎn)生的變形破壞作用往往伴有長(zhǎng)期潛在危險(xiǎn)的特點(diǎn)。

　　南水北調(diào)中線河南段葉縣4標(biāo)，膨脹土渠段總長(zhǎng)3.38km，其中強(qiáng)膨脹土渠道1.5km，中膨脹土渠段為1.88km，膨脹土挖方總量為：419萬m3，水泥改性土施工總量為：73萬m3。目前水泥改性土已經(jīng)大范圍施工，特將水泥改性土實(shí)驗(yàn)情況總結(jié)如下。

　　2  水泥摻量與自由膨脹率關(guān)系試驗(yàn)

　　水泥改性土是將自由膨脹率不大于65%的膨脹土中，摻入適量的水泥，改變其結(jié)構(gòu)，以降低其膨脹性。為研究水泥摻量與自由膨脹率的關(guān)系，選取三種不同膨脹率的土樣，按質(zhì)量比分別摻入3%～15%的普通硅酸鹽42.5水泥，檢測(cè)其膨脹率變化情況。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1        水泥摻量與自由膨脹率試驗(yàn)成果表

序  號(hào)	土樣編號(hào)	樁號(hào)	取土 深度	摻入不同比例水泥固化后自由膨脹率（δef）
				0%	3%	4%	5%	6%	7%	8%	10%	15%
			m	%
Y0077	12	212+600	2.1	62	46	40	37	32	30	29	28	28
Y0093	20	214+100	1.6	44	33	31	29	27	27	26	24	24
Y0097	21	214+250	1.6	55	40	34	31	30	29	28	27	27

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)按質(zhì)量比摻入3%～6%的水泥，土料的自由膨脹率降低的幅度較大，當(dāng)水泥摻量大于7%時(shí)，土料的自由膨脹率降低的幅度較小，甚至不在下降。

　　3  水泥改性土試驗(yàn)

　　3.1 水泥改性土土料來源

　　水泥改性土土料來源為小集料場(chǎng)土料，小集料場(chǎng)可取土約130萬m3，可用取土深度為4m。經(jīng)過勘察實(shí)驗(yàn)，料場(chǎng)土料為低液限粘土，自由膨脹率檢測(cè)絕大部分大于40%，為弱膨脹土。

　　3.2 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)

　　根據(jù)水泥摻量與自由膨脹率關(guān)系試驗(yàn)，確定小集土料場(chǎng)土料摻入4%水泥，土料自由膨脹率能降到35%以下，滿足了改性要求。土料分層取樣進(jìn)行水泥改性土室內(nèi)輕型擊實(shí)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

　　最大干密度分布情況如下：

　　小于1.6 g/cm3的1組，1.6～1.65 g/cm3之間17組，1.66～1.69g/cm3之間20組，大于1.7 g/cm3的7組。

　　經(jīng)分析：小集料場(chǎng)土料水泥改性土填筑碾壓工藝性試驗(yàn)控制參數(shù)定位為：最大干密度1.67 g/cm3，最優(yōu)含水率為18.9% ，壓實(shí)度為0.98，現(xiàn)場(chǎng)控制干密度為1.63 g/cm3。

　　3.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

　　選擇一30×40m的試驗(yàn)場(chǎng)地。試驗(yàn)場(chǎng)地經(jīng)碾壓、灑水處理，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行了小集土料場(chǎng)4%水泥改性土現(xiàn)場(chǎng)填筑碾壓試驗(yàn)。

　　（1）主要試驗(yàn)設(shè)備

　　220kw推土機(jī)1臺(tái)，22t凸塊振動(dòng)碾1臺(tái)，20t自卸車5臺(tái)，水準(zhǔn)儀1臺(tái)，噴霧灑水車1臺(tái)。

　　（2）振動(dòng)碾主要技術(shù)參數(shù)如表2

表2          振動(dòng)碾主要技術(shù)參數(shù)                

型號(hào)	工作質(zhì)量	激振力	振動(dòng)輪 寬度	振動(dòng)頻率	振幅	額定功率
LG522A	22t	400/225KN	2440mm	28HZ	1.9/1.0mm	126/2000kw

　　（3）土料的加工拌制

　　1）開采土料的破碎

　　將開采出的土料運(yùn)至穩(wěn)定土拌合站場(chǎng)內(nèi)，在碎土場(chǎng)地，采用碎土機(jī)進(jìn)行碎土，剔除土料內(nèi)粒徑大于10cm的鈣質(zhì)結(jié)核或軟土，其中10cm～5cm粒徑含量不大于5%，5cm～5㎜粒徑含量不大于50%。碎好的土料經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)合格后，采用裝載機(jī)攏備用。

　　2）水泥改性土的拌制及運(yùn)輸

　　拌合添加的土料、水泥重量比例，由試驗(yàn)室出具配料單，拌合站根據(jù)配料單進(jìn)行攪拌，每5分鐘能拌制水泥改性土約20m3，每小時(shí)約200 m3；拌制完成的水泥改性土，取樣通過EDTA滴定試驗(yàn)，進(jìn)行均勻性檢測(cè)，水泥摻量≥4%，水泥摻量均勻度檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.44，滿足標(biāo)準(zhǔn)差σ≤0.7要求，采用自卸汽車運(yùn)至試驗(yàn)場(chǎng)地，進(jìn)行碾壓實(shí)驗(yàn)。

　　（4）現(xiàn)場(chǎng)碾壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　碾壓完成后土料取樣檢測(cè)最大干密度，90%以上土樣干密度在1.63～1.81 g/cm3之間，大于室內(nèi)輕型實(shí)驗(yàn)獲得的最大干密度1.67g/cm3。為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，進(jìn)行了第二次現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，取樣結(jié)果仍是83%以上土樣壓實(shí)度超百。

　　3.4 壓實(shí)度超過百原因分析

　　首先土場(chǎng)中土樣并不均勻，室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)表明絕大部分土樣干密度在1.6～1.7g/cm3之間,1.7 g/cm3以上7組，浮動(dòng)較大，標(biāo)準(zhǔn)干密度的選取是否具有科學(xué)性。經(jīng)過重復(fù)性試驗(yàn)，進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)干密度的選取是準(zhǔn)確的。

　　其次施工過程中碾壓設(shè)備采用的是22t振動(dòng)碾，碾壓4～8遍，而室內(nèi)采用的輕型擊實(shí)試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的碾壓機(jī)具為14t以下的碾壓機(jī)具。是否由于壓實(shí)功過大，導(dǎo)致壓實(shí)度超百現(xiàn)象。

　　為驗(yàn)證上述情況，選取小集料場(chǎng)1區(qū)同一點(diǎn)同組土料，分別進(jìn)行了輕型擊實(shí)試驗(yàn)和重型擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見表5

輕型重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

土樣編號(hào)	取土深度	4%水泥改性土
		擊實(shí)試驗(yàn)（輕型）		擊實(shí)試驗(yàn)（重型）
		最優(yōu)含水率	最大干密度	最優(yōu)含水率	最大干密度
	H	wOP	ρdmax	wOP	ρdmax
	m	%	g/cm3	%	g/cm3
1	1.0~3.0	18.0	1.71	15.0	1.89
2	1.0~3.0	18.1	1.68	14.9	1.88
3	1.0~3.0	17.8	1.67	14.0	1.85
4	1.0~3.0	18.9	1.66	15.0	1.83
5	1.0~3.0	18.8	1.67	14.6	1.85
6	1.0~3.0	19.0	1.68	14.8	1.85

　　對(duì)比結(jié)果如下：室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度為1.83～1.89 g/cm3之間，現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)取樣檢測(cè)干密度大部分1.6～1.81 g/cm3之間，如采用重型擊實(shí)試驗(yàn)指標(biāo)控制現(xiàn)場(chǎng)施工，壓實(shí)度很難達(dá)到98%要求。

　　3.5  現(xiàn)場(chǎng)填筑參數(shù)的確定

　　由于輕型擊實(shí)和重型擊實(shí)試驗(yàn)得到的標(biāo)準(zhǔn)干密度均不能指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。因此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，暫確定填筑干密度γR應(yīng)滿足：

　　式中：β為設(shè)計(jì)根據(jù)工程需要確定的改性土壓實(shí)度

　　γs標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度

　　γ6最有含水率下20T以上凸塊碾振動(dòng)碾壓6遍對(duì)應(yīng)的干密度

　　4  結(jié) 論

　　（1）膨脹土中摻入水泥能夠降低其膨脹性，自由膨脹率在56～65%之間，水泥摻量在5～6%之間，能將其膨脹率降到40%以下；自由膨脹率在40～55%之間，水泥摻量在3～4%之間，能將其膨脹率降到40%以下。同時(shí)自由膨脹率不是隨著水泥摻量的增加直線下降的，而是達(dá)到一定范圍后，雖然水泥摻量增加，但自由膨脹率不在下降。

　　（2）輕型擊實(shí)和重型擊實(shí)試驗(yàn)得到的標(biāo)準(zhǔn)干密度均不能指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，如何在室內(nèi)獲得可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的標(biāo)準(zhǔn)干密度，還需要大量的實(shí)驗(yàn)研究。

　　作者信息：

　　姓名：高紅力、韓洋

　　工作單位：中國水利水電第一工程局有限公司

　　郵編：467233

　　參考文獻(xiàn)：

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