朱焕新

(广州铁路(集团)公司工务处,广州510088)

摘要：改善膨胀土性能的固化剂可以改变膨胀土的性质,文章介绍了掺加不同固化剂试样的制备,研究改良效果,通过试验结果分析说明改善膨胀土固化剂的效果较好,可以为整治膨胀土路基病害提供技术支持。

关键词：膨胀土　性能　改善　试验

中图分类号：TU411·99　文献标识码：B

膨胀土又称裂土,在膨胀土地区的铁路,由于膨胀土抗剪强度的衰减及基床承载力的降低,容易产生边坡坍塌、滑坡、路基不均匀下沉、翻浆冒泥等路基病害。有关膨胀土病害的整治有多种途径,但总体有效方法是膨胀土的改性,即采用固化剂改变膨胀土的性质。通过对比试验,寻求FH系列固化剂中改善膨胀土性能的最优产品,同时也进行了石灰土、水泥土的对比试验。

1　FH系列固化剂固化机理

FH系列固化剂的加固机理是将固化剂中的水分调节剂与水分子形成氢键或其它化学键,对水有较强的吸附作用,有利于土壤的稳定固化。固化剂中含有微晶核,通过晶格配备,可在土颗粒空隙中生成针状结晶体,填充土体缝隙,起筋带作用,并形成骨架结构。固化剂中高分子材料通过交联形成三维网状结构,提高土体的抗压、抗渗等性能。通过固化剂中的固化成分与土颗粒的化合、凝结等反应,使多余水分被排除,剩余水分参与固化反应使土壤得以稳定固化。

2　研究方法

2·1　土样基本性质

试验所用的土选自石长铁路桃源段一个土样和湖南益阳某设备厂膨胀性粘土,具有一定的代表性,土样的物理性质和重塑土的胀缩参数见表1,ρdmax为土的最大干密度。经判定所选的土样均属于强膨胀土类。

2·2　试样制备

将土样风干并经2mm筛,按不同比例分别掺入石灰、水泥以及A、B、C、D、E、F六种掺入料,控制其含水量,加水拌合,放置一夜,再按《土工试验方法标准》(GBJ123—88)进行重塑土试验样的制备,配合比见表2。

注:①表2中各掺入料的百分比均为占未改性土的重量百分比;②含水量为水占改性土的重量百分比。其中原土-1与原土-1′、石灰土-1与石灰土-1′、水泥土-1与水泥-1′、FH-1与FH-1′、FH-2与FH-2′之间仅仅是含水量的区别。

2·3　试验方法

试样是分批配制,分批进行试验的。先后做了膨胀土的自由膨胀率δef试验、膨胀力Pe试验、50kPa压力下的膨胀率δep试验、无荷载膨胀率δe试验、液塑限试验以及直剪试验,并模拟土壤的反复干缩湿胀对石灰土-1′、水泥土-1′、FH-3、FH-4、四种土样做了五遍直剪试验。所有试验均在室内环境下,按《土工试验方法标准》(GB123—88)执行。

3　试验结果与分析

3·1　改性土自由膨胀率δef的变化(见表3)

3·2　改性土的液塑限的变化(见表4)

3·3　改性土胀缩总率δe的变化(见表5)

3·4　改性土在50kPa下的线膨胀率δep的变化(见表6)

3·5　改性土膨胀力Pe的变化(见表7)

3·6　改性土的直剪试验

1)反复干缩湿胀的直剪试验。本试验以石长线桃源段膨胀土为例进行了直剪试验,探索了干缩湿胀循环对击实膨胀土抗剪强度的影响规律,见表8。

2)改性土直剪试验对比分析(见表9)

4　结论

①石灰土、水泥土、FH-8和FH-9的膨胀性能有极大的衰减,然而就控制膨胀性而言,石灰是一种最好的稳定掺合剂;②试样的初始含水量对土的自由膨胀率δef、膨胀力Pe、50kPa压力下的膨胀率δep、无荷载膨胀率δe有很大影响,当土的初始含水量增大时,膨胀性指标显著减小;③含水量增加,土的膨胀性就降低同时也会引起土体强度的降低;相反,含水量减小,强度会提高。④FH系列改性土的膨胀性有不同程度的减小,其中FH-8和FH-9效果最为明显;⑤与原土、石灰土、水泥土相比,FH系列改性土的抗剪强度更高,整体性更好,塑性变形值允许更大,尤其FH-8和FH-9可以应用于膨胀土路基病害整治的工程实践中。