二灰土工程特研究.doc

二灰土工程特性研究 二灰土是用石灰和粉煤灰按一定比例与混合后的一种无机材料。近二十多年来，石灰、粉煤灰用作添加于天然细粒土或粘土中的稳定性材料越来越常见，特别在道路工程中的路基施工中，这主要是路基填料用量大，石灰和粉煤灰的材料来源比较广泛，而且价格低廉，施工简单，力学性能和水稳性好，成为土质改良的重要方法。我国公路部门在许多公路建设中（特别是高等级公路）都有用二灰稳定土，铁路部门在路基病害的治理方法也大量应用了改良土，而且在新线的建设中也有应用。同时也应注意到由于二灰土强度、密度的影响因素比较多，也比较复杂，若掌握不好，轻则影响质量，重则导致失败，本文的目的正是就二灰土的配比优化选择和时间效应问题进行探讨，并为二灰土在黄土地基处理中的应用提供了理论依据。 二灰土的干密度 只有在达到一定密实度时土体才能有抵抗外力的能力，要使二灰土有较高的强度和变形特性，必须达到一定的压实度。这与灰土的含水量密切相关。通过击实试验数据结果做出不同配合比的轻型击实试验曲线见图 1.3 组试样的最大干密度和最优含水量关系见表 4 。 表 4 二灰土击实特性 配合比 （石灰：粉煤灰：土） 最大干密度 max （ gcm -3 ） 最优含水量 op % 1 2 7 1.550 23.5 1 3 6 1.467 26.4 1 4 5 1.395 30.1 从图 1 可以看出，最优含水量随粉煤灰的含量的增加而增加，最大干密度反而减小。随粉煤灰含量的增加，最大干密度所对应的最优含水量的范围也在增加，也就是说随着粉煤灰含量的增加，要达到同样的干密度，含水量可以在更大范围内变化，这便于施工。 二灰土的压缩特性 在湿陷性黄土中加入石灰、粉煤灰等后，可提高土的强度，减小土的孔隙率，降低土的压缩性，减弱土的湿陷性。据压缩试验结果做出试样的压缩模量与龄期的磁系曲线，如图 2 。 根据试验结果表明， 3 个配比二灰土的压缩模量 Es1-2 20MPa ，故障为低压缩性材料 2 。由图 2 可看出：初期三者的压缩模量基本相当，但随着龄期增加，配比为 1 3 6 表现为较大的压缩模量。从而可得，配比为 1 3 6 的二灰土表现为更好的压缩性。 湿陷性是黄土最主要的工程特性，也是在黄土地区施工所面临的难题 3 ，而右灰和粉煤灰的掺入大大改良了黄土的湿陷性，为了便于说明，作者选取龄期为 35d 配比 1 3 6 的二灰土和黄土进行湿陷性试验，结果如图 3 。 石灰，粉煤灰的加入在填充黄土的大孔隙的同时，三者还发生了一系列的化学的反应，加强了连接，从而大大降低了黄土的湿陷特性。 二灰土的渗透性 由于粉煤灰是缓凝特质，表面能低，难在水中溶解，导致二灰混合料火山灰反应缓慢，凝胶物数量少，随着龄期的增加，含有 Ca 2+ 和 O H 的溶液通过粉煤灰表面水化凝胶物间隙向里渗透，使火山灰反应继续发生，增加了混合料中凝胶物质数量，填充了粉煤灰颗粒间的孔隙，使结构变得紧密，渗透系数与龄期的关系曲线如图 4 。从图 4 可以看出三组配比的渗透系数随粉煤灰含量的增加而增加，但都随龄期增长而减小，并且三者都属于极低渗透性土。 二灰山的抗前强度 土的抗剪强度是土的重要力学指标，它也是确定二灰土中各种成分剂量的关键因素。 3 组试样的抗剪强度的 C 、 值与龄期关系曲线如图 5 和图 6 ， 50d 不同配比剪应力与剪位移的关系曲线如图 7 。 从图 5 和 6 可以看出，不同配比的二灰土的 C 、 值都随龄期的增长而增加，但配比为 1 3 6 的增长趋势更加明显，后期表现为相对较大的 C 、 值。并从图 7 也可以看出，配比为 1 4 5 的抗剪强度最低，并表现为较强的脆性，这正是无机集中料改良土的缺点，它使得土体抗冲击能力降低，而且在施工过程中土体易发生裂缝。配比为 1 2 7 的二灰土有较好的塑性变形能力，但它的强度不是最好。而配合比 1 3 6 表现为最好的抗剪强度， 50d 抗剪强度以达到 3.2MPa ，并随龄期的增加，强度还要增长，而且它也有表现为相对较好的塑性变形能力，满足一般地基的强度要求。所以，综合考虑，选择这个比例比较适宜。 （ 1 ）二灰土具有较好的击实性，并随龄期的增长，其抗渗性能增强，压缩性降低，抗剪强度快速增加；而且还大大改良了黄土的湿陷性。 （ 2 ）在 3 组配比的二灰土中， 1 3 6 表现出更好的综合性能：最低的压缩性，较低渗透性，后期具有最好的抗剪强度，并随龄期增长，强度增加的趋势更加明显。它出具有较好塑性变形能力。