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        降低強膨脹土膨脹率提高抗剪強度的復(fù)合改良劑篩選

        2017-02-17 02:56:19沈泰宇邢書香汪時機程明書
        農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2017年2期
        關(guān)鍵詞:改良劑聚乙烯醇膨脹率

        沈泰宇,邢書香,汪時機,程明書,黃 偉

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        降低強膨脹土膨脹率提高抗剪強度的復(fù)合改良劑篩選

        沈泰宇,邢書香,汪時機※,程明書,黃 偉

        (西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,重慶 400716)

        為減小膨脹土對土木工程設(shè)施和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的嚴重危害,該文進行復(fù)合改良膨脹土方法的室內(nèi)試驗。利用離子交換、高分子成膜作用,使用不同配比的石灰(CaO)、氯化鉀(KCl)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚丙烯纖維組合對膨脹性土壤進行復(fù)合改良。通過54組自由膨脹率試驗篩選出自由膨脹率低于40%且性價比高的改良組合(改良劑以質(zhì)量分數(shù)計,下同):0.8%PVA+5%KCl、0.8%PVA+4%CaO。最后根據(jù)2種組合設(shè)計5組(天然膨脹土、添加0.6%聚丙烯纖維、0.8%PVA+5%KCl、0.8%PVA+5%KCl+0.6%聚丙烯纖維、0.8%PVA+4%CaO)三軸壓縮剪切試驗,測定抗剪強度并比較改良效果。自由膨脹率試驗、三軸壓縮剪切試驗結(jié)果表明復(fù)合改良方法效果顯著。經(jīng)過0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纖維改良后的土樣自由膨脹率由130%降至27%,三軸抗剪強度提高15%;經(jīng)過0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土樣自由膨脹率由130%降至33%,三軸抗剪強度提高110%。研究表明:PVA的成膜效應(yīng)能強化KCl、CaO對膨脹土水化膨脹的抑制作用;KCl、PVA對聚丙烯纖維提高抗剪強度有抑制作用;聚丙烯纖維能有效減少膨脹土裂隙的萌生,提高抗剪強度。該文提出的強膨脹土復(fù)合改良方法的有效性得到了室內(nèi)試驗的驗證,可以為今后工程建設(shè)中膨脹土的改良、水土流失防治等提供參考。

        抗剪強度;聚乙烯醇;聚丙烯;成膜效應(yīng);復(fù)合改良方法;膨脹土;自由膨脹率

        0 引 言

        膨脹土是一種富含蒙脫石、伊利石等親水性礦物,具有明顯脹縮性的多裂隙黏性土[1]。在自然狀態(tài)下,膨脹土反復(fù)發(fā)生濕脹和干縮變形,由原生裂隙發(fā)育出大量不均一的次生裂隙,嚴重破壞土體完整性,降低強度[2-3]。膨脹土?xí)?dǎo)致地基失穩(wěn),對輕型建筑、公路、機場、邊坡、農(nóng)田水利等土木工程設(shè)施造成巨大的危害,研究表明膨脹土每年在全球會帶來超過50億美元的經(jīng)濟虧損[4]。為消除、減小膨脹土的危害,可采用換土法、樁基法等常用工程處理措施[5]以及添加石灰等化學(xué)改良劑改性措施[6-7]。近10多年來換土法廣泛使用[8],用大量的非膨脹土置換膨脹土。膨脹土破壞農(nóng)業(yè)設(shè)施且不利于植被生長[9],常用工程措施棄土占地,導(dǎo)致水土流失,嚴重影響農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境[10-11],化學(xué)改良由于具有較好的性價比而受到重視[12-13]。董雙快等[14]運用鐵改性生物炭促進土壤中砷形態(tài)轉(zhuǎn)化,使植物對砷的吸收明顯降低;王金滿等[15]運用脫硫石膏改良堿化土壤取得良好的效果;黃麗花等[16]使用聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)對黃土高原主要土壤類型水穩(wěn)定性團聚體的改良效果明顯?;瘜W(xué)改良土壤已被普遍使用來防治水土流失。石灰類改良劑不能有效提高膨脹土抗剪強度,有機類改良劑經(jīng)濟成本較高,單一改良劑改良膨脹土難以達到更好的效果和更高的安全要求。王保田等[17]采用CTMAB[CaO]改良劑處理膨脹土,劉清秉等[18]使用離子土壤固化劑改良膨脹土,使膨脹性得到明顯改善,證明復(fù)合改良膨脹土的方法是可行的。

        研究表明[19],在膨脹土中添加石灰改良劑是現(xiàn)在工程建設(shè)中運用最成熟的化學(xué)改良方法。K+因其在常見陽離子中具有最低水化能,能有效抑制黏土的水化膨脹[20]。聚乙烯醇能結(jié)合雙電子層中的陽離子形成復(fù)雜的化合物提高黏土耐水性[21]。聚丙烯纖維能相互交織與土顆粒形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高土體的完整性,阻止裂隙開展[22]。本研究基于晶格擴張理論和雙電子層理論(減小雙電子層厚度來抑制脹縮性)的定性分析,配制由石灰、氯化鉀、聚乙烯醇、聚丙烯纖維組成的不同改良劑組合,探討復(fù)合改良劑抑制膨脹土脹縮、提高膨脹土抗剪強度效果及規(guī)律,以期為膨脹土的化學(xué)改良提供參考。

        1 理論依據(jù)

        1.1 膨脹土的脹縮機理

        膨脹土水化膨脹可發(fā)生在黏土晶層之間或黏土顆粒之間。晶格擴張理論認為:水分子極易進入晶胞間形成水膜夾層,引起晶胞間距增大,導(dǎo)致膨脹土體積膨脹[23]。雙電子層是由帶有負電荷的黏土顆粒表面與吸附的水化陽離子層組成[24],其內(nèi)的離子能吸附水分子,被吸附的水分子在電場力作用下定向排列,在黏土顆粒的周圍形成水化膜。由于水化膜增厚,黏土顆粒之間的距離增大,導(dǎo)致膨脹土體積膨脹、強度相對降低。

        當(dāng)雙電子層熱力電位(土顆粒礦物成分決定)不變時,土顆粒表面陽離子的價數(shù)越高,自由溶液中離子濃度越大,雙電子層越薄,膨脹性越弱。同時,陽離子直徑越大,雙電子層越厚,膨脹性越強[25]。

        1.2 改良劑作用原理

        石灰、氯化鉀的離子交換作用。Ca2+、K+置換出土顆粒表面的Na+等親水金屬陽離子,使雙電子層變薄,減小脹縮性。Boek等[26]通過馬爾科夫鏈(MC)模型研究不同膨脹土晶層膨脹過程表明,K+蒙脫土(K-MMT)的晶層間距遠小于Na+蒙脫土(K-MMT)、Li+蒙脫土(K-MMT);K+水化后仍然吸附于土顆粒表面,Na+、Li+充分水化后會立即離開土顆粒表面擴散為雙電子層。K+能抑制雙電子層形成,減小水化膜厚度。

        石灰、氯化鉀的膠結(jié)作用[8,27]:石灰溶液可以和膨脹土中硅、鋁礦物發(fā)生反應(yīng),生成高強度的化合物:1)產(chǎn)生強黏結(jié)物質(zhì),并在強堿性條件下生成氫氧化鈣鋁、氫氧化鈣硅;2)活性鋁、硅礦物在Ca(OH)2溶液中生成含水的鋁酸鈣、硅酸鈣等膠凝物。

        Ca(OH)2+SiO2+H2O→CaO·SiO2·(+)H2O (1)

        Ca(OH)2+Al2O3+H2O→CaO·Al2O3·(+)H2O (2)

        式中,,,,為系數(shù),根據(jù)具體的反應(yīng)條件確定。

        聚乙烯醇有良好的成膜性。高分子成膜后,對外的疏水基團可以阻止水分子進一步向黏土內(nèi)部滲透[28]。聚丙烯纖維耐磨性、彈性好,強度高。當(dāng)土體吸水膨脹時,纖維受力,在纖維與土顆粒之間產(chǎn)生約束力,抑制土體體積膨脹,并阻礙裂隙的開展[29]。4種改良劑復(fù)合作用,能通過削弱水分子吸附和阻止水分子進入等方面降低膨脹土膨脹性、生成高強度化合物和利用纖維約束力等方面提高膨脹土抗剪強度。

        2 材料與方法

        2.1 供試土壤及改良劑

        試驗采用邯鄲膨脹土,其基本物理性質(zhì)如下:相對密度2.72,干密度1.65 g/cm3,液限81.86%,塑限47.32%,塑性指數(shù)34.54,自由膨脹率為130%。自由膨脹率大于90%,屬于強膨脹土[30]。塑性指數(shù)較大,含有大量的親水性礦物。

        改良劑:氧化鈣(CaO),白色或帶灰色顆粒粉末,純度大于98%,溶于水;氯化鉀(KCl),白色粉末,純度大于98.5%,溶于水;聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA),絮狀或粉末狀固體,溶于水;聚丙烯纖維,3 mm長白色條狀短纖維,不溶于水,均從生工Sangon Biotech購買。

        2.2 自由膨脹率試驗

        分別對膨脹土、單一改良劑改良膨脹土、復(fù)合改良劑改良膨脹土進行試驗,篩選出自由膨脹率低于40%(膨脹性體現(xiàn)為非膨脹土)[30]、改良耗材經(jīng)濟(性價比高)的改良組合。

        2.2.1 改良劑制備

        單一改良劑溶液制備:在燒杯中注入30 mL蒸餾水,然后放入相應(yīng)的改良劑。用保鮮膜密封燒杯,輕微搖晃,待改良劑溶解完全。配制石灰溶液1%~8%(質(zhì)量分數(shù),下同)、氯化鉀溶液3%~10%、聚乙烯醇溶液0.3%~1.0%。

        混合溶液改良劑制備:0.4%、0.6%、0.8%聚乙烯醇溶液分別與3%、5%、7%、9%氯化鉀溶液形成30 mL混合溶液;0.4%、0.6%、0.8%聚乙烯醇溶液分別與2%、3%、4%、5%石灰溶液形成30 mL混合溶液。

        2.2.2 膨脹土改良

        CaO、KCl、PVA改良膨脹土需在水溶液中發(fā)生反應(yīng),聚丙烯纖維直接添加在膨脹土中即可。

        膨脹土中的水會改變改良溶液(CaO、KCl或PVA改良液)濃度,故將過0.5 mm篩的土樣在電熱鼓風(fēng)干燥箱(精度0.1 ℃,重慶市松朗電子儀器有限公司)內(nèi),110 ℃下烘干,取烘干土樣25 g加入裝有30 mL改良溶液燒杯中浸泡24 h(圖1a),然后在70 ℃條件下將燒杯中土樣烘干,完成土樣改良。同時,在過0.5 mm篩的烘干土樣25 g中,分別按質(zhì)量比0.2%(0.05 g)、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%均勻摻入長3 mm的聚丙烯纖維(圖1b)。

        a. 浸泡密封試樣a. Soaking and sealing samplesb. 摻入聚丙烯纖維b. Adding polypropylene fiber

        2.2.3 試驗過程及指標(biāo)計算

        每組土樣進行3次平行試驗,3次結(jié)果相對誤差控制在1%以內(nèi)。在50 mL量筒注入30 mL蒸餾水,加入5 mL的5%NaCl溶液,用10 mL量土杯裝滿改良土樣并倒入量筒內(nèi),然后用攪拌器上下攪拌懸液,最后用純水沖洗攪拌器和量筒壁至試液達50 mL。待懸液澄清后,每2 h記錄1次土面讀數(shù),至2次讀數(shù)差值不超過0.2 mL,膨脹穩(wěn)定,計算膨脹體積V。自由膨脹率[31]為

        式中為自由膨脹率,%;V為試樣膨脹穩(wěn)定體積,mL;0為試樣初始體積,10 mL。

        2.3 三軸壓縮剪切試驗

        根據(jù)自由膨脹率試驗結(jié)果篩選出自由膨脹率低于40%且性價比高的復(fù)合改良組合,制備試樣并測定其抗剪強度,觀測裂隙情況。若測得抗剪強度低于未改良膨脹土(下文1#試樣)時,則添加0.6%聚丙烯纖維提高抗剪強度。

        2.3.1 試樣制備

        共制備5組試樣,見表1。將重塑膨脹土(改變了原狀土的含水率)以及改良膨脹土(處理方法同自由膨脹率試驗)粉碎后過2 mm篩,分別在110和70 ℃下烘干24 h,取一定質(zhì)量的蒸餾水均勻噴灑在土樣上,使土樣含水率達20%。試樣直徑為39.1 mm、高為80 mm,再根據(jù)含水率20%、相對密度2.72、干密度1.65 g/cm3計算得每個試樣質(zhì)量為190.00 g,試樣制備在擊樣器內(nèi)分5層擊實,每層試樣質(zhì)量為38.00 g。各層接觸面刨毛,待最后一層擊實后,將試樣兩端整平,取出試樣。

        表1 三軸壓縮試驗試樣處理方法

        注:改良劑以質(zhì)量分數(shù)計。

        Note: Ameliorant is based on mass fraction.

        2.3.2 試驗過程

        試驗儀器:FLSY30-1型應(yīng)力應(yīng)變控制式非飽和土三軸儀,精度(軸力0.01 kN、軸向位移0.01 mm,進排水和體變0.001 mL),江蘇溧陽永昌工程實驗儀器廠、中國人民解放軍后期工程學(xué)院聯(lián)合研制。

        5組試樣均為控制凈圍壓200 kPa和孔隙氣壓100 kPa的三軸固結(jié)不排水試驗。在開始不排水剪切前,在凈圍壓200 kPa、吸力100 kPa(吸力=孔隙氣壓-孔隙水壓,固結(jié)時排水管與大氣連通,孔隙水壓為0)下固結(jié),待排水量和體變穩(wěn)定后在凈圍壓200 kPa下開始剪切試驗。判斷穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是排水量和體積應(yīng)變每2 h不超過0.012和0.063 cm3[32]。試驗剪切速率為0.08 mm/min。當(dāng)軸向應(yīng)變大于15%時或偏應(yīng)力不再增加時停止試驗。儀器自動記錄數(shù)據(jù):軸力(kN)、軸向位移(mm)、進排水(mL)、體變(mL)。

        2.3.3 指標(biāo)計算

        式中為軸向應(yīng)變,%;Δ1為軸向位移,mm;0為試樣初始高度80mm。1?3為偏差應(yīng)力,kPa;為軸力,kN;0為試樣初始斷面積,0.001 200 m2。

        根據(jù)偏差應(yīng)力-軸向應(yīng)變關(guān)系圖,取最大破壞偏差應(yīng)力(1?3)為破壞點,以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)、法向應(yīng)力為橫坐標(biāo),以(1?3)/2為圓心、(1?3)/2為半徑作破壞應(yīng)力摩爾圓,土體中任意點的應(yīng)力狀態(tài)為

        式中為法向應(yīng)力,kPa;為剪應(yīng)力,kPa;為破壞面與大主應(yīng)力作用面間的夾角,(°)。

        土體最大抗剪強度為摩爾應(yīng)力圓圖半圓頂點所對應(yīng)的縱坐標(biāo)值;用數(shù)顯角度尺(精度0.01°,盛泰芯科技生產(chǎn))測量剪切試樣破壞截面角度代入式(7)得

        3 結(jié)果與分析

        3.1 自由膨脹率分析

        聚丙烯纖維含量對膨脹土的影響見圖2a。最低為100%,大于40%,未滿足要求;聚丙烯纖維質(zhì)量分數(shù)大于0.6%后,隨含量增加無明顯降低,不經(jīng)濟,故復(fù)合改良時摻入0.6%聚丙烯纖維提高抗剪強度性價比較高。

        聚乙烯醇溶液對的影響見圖2b。最低為45%,大于40%,未滿足要求;PVA質(zhì)量濃度大于0.8%后,隨濃度增加無明顯降低,故0.8%PVA溶液性價比較高。

        石灰、聚乙烯醇混合溶液對的影響見圖2c。石灰質(zhì)量濃度4%時,最低降至31%已符合改良要求;當(dāng)石灰濃度不變時,聚乙烯醇溶液質(zhì)量濃度從0增至0.8%,最多下降6%,聚乙烯醇與石灰復(fù)合作用效果并不明顯。石灰質(zhì)量濃度大于5%時,單一使用石灰呈上升趨勢。離子交換能力和離子半徑大小關(guān)系為Ca2+>Na+>Li+,半徑大的Ca2+置換出大量半徑小的Na+、Li+,離子直徑的影響超過了溶液濃度以及離子價數(shù)的影響,從而導(dǎo)致雙電子層增厚,土粒之間間距增大。

        氯化鉀+聚乙烯醇混合溶液對的影響見圖2d。最低為20%,效果非常好;當(dāng)氯化鉀濃度不變時,聚乙烯醇溶液質(zhì)量濃度從0增至0.8%,下降15%~29%,聚乙烯醇與KCl復(fù)合作用效果明顯,二者復(fù)合作用效果遠高于其單獨作用。

        綜合自由膨脹率標(biāo)準(zhǔn)(<40%),性價比,并考慮試驗時可能產(chǎn)生的誤差影響,為確保應(yīng)用安全,推薦4%CaO+0.8%PVA和5%KCl+0.8%PVA混合溶液為較好的配比。

        3.2 三軸壓縮剪切試驗結(jié)果

        由固結(jié)不排水三軸試驗測得1#~5#試樣的最大破壞偏差應(yīng)力分別為856、1 276、712、978、1 826 kPa(圖3)。1#~4#試樣偏應(yīng)力在軸向應(yīng)變0~7%之間變化最快并達到峰值,之后趨于平緩;2#、4#試樣(加0.6%聚丙烯纖維)的偏應(yīng)力在軸向應(yīng)變7%~13%時仍保持峰值;5#(4%CaO+0.8%PVA)試樣偏應(yīng)力在軸向應(yīng)變0~6%之間變化最快并達到峰值,之后迅速下降。

        破壞應(yīng)力摩爾圓如圖4所示。1#~5#試樣的最大抗剪強度分別為428、638、356、489、913 kPa。與未改良土相比(1#),2#(加聚丙烯纖維)最大抗剪強度提高約50%,5#(4%CaO+0.8%PVA)提高約110%,3#(5%KCl+ 0.8%PVA)降低約20%;4#試樣(5%KCl+0.8%PVA+ 0.6%聚丙烯纖維)提高約15%。經(jīng)0.8%PVA+5%KCl+ 0.6%聚丙烯纖維混合溶液改性的土樣自由膨脹率由130%降至27%;經(jīng)0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土樣自由膨脹率由130%降至33%。

        如圖5,1#~5#試樣破壞后其截面角度分別為49.32°、46.72°、48.49°、49.68°、47.65°。其sin2在0.990~0.998之間,相差很小且都接近1。根據(jù)式(7),其破壞截面剪應(yīng)力基本與最大抗剪強度一致,可通過最大抗剪強度比較其改良效果。

        依據(jù)試驗測定的抗剪強度,再結(jié)合觀察截面凹凸程度和用手觸碰的光滑程度定性分析試樣表面粗糙程度2#>1#、4#>3#,1#>3#(圖6)。試樣摻入聚丙烯纖維后,纖維在土體中隨機分布,纖維與纖維交織在一起與土顆粒形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),能提高土體的整體性,不易崩解;裂隙開展時,纖維與土顆粒之間的摩擦力大于土顆粒之間的摩擦力,形成凹凸不平的裂隙截面,表明提高了抗剪強度。氯化鉀+聚乙烯醇處理后的膨脹土強度降低,加入纖維的效果也被減弱,其斷開截面較為光滑,應(yīng)是化學(xué)改良時生成了某種摩擦系數(shù)較小,強度低的反應(yīng)物,但需進一步試驗證實。從圖5e看出,5#破壞時產(chǎn)生較多裂縫,卸壓后土體直接解體:未添加纖維土體的整體性不強,改良生成的高強度反應(yīng)物分布不均勻?qū)е峦馏w各部分干密度不同。改良處理時要注意均勻浸泡土樣。

        4 結(jié)論與討論

        本文通過自由膨脹率試驗和5組三軸壓縮剪切試驗,研究經(jīng)過不同方法改良后膨脹土的自由膨脹率以及抗剪強度變化規(guī)律,可得到以下結(jié)論:

        1)聚乙烯醇、聚丙烯纖維單獨使用不能將自由膨脹率降低至40%,未滿足改良要求;聚乙烯醇與石灰、聚乙烯醇與氯化鉀復(fù)合作用時,效果明顯高于單獨使用,自由膨脹率最低分別降為31%、20%;石灰+聚乙烯醇,聚丙烯纖維能明顯提高膨脹土抗剪強度;聚丙烯纖維能抑制膨脹土裂隙萌生,并增強土體整體性。

        2)5%氯化鉀+0.8%聚乙烯醇混合溶液+0.6%聚丙烯纖維和4%石灰+0.8%聚乙烯醇混合溶液是2種效果很好的復(fù)合改良方法。實際應(yīng)用可采用工廠預(yù)制混合溶液、現(xiàn)場土壤分層噴灑的方法,具體的推廣應(yīng)用需要進一步的設(shè)備設(shè)計和現(xiàn)場試驗。

        從試驗結(jié)果分析出,聚乙烯醇對氯化鉀,石灰抑制膨脹有促進作用;氯化鉀+聚乙烯醇對聚丙烯纖維提高抗剪強度有抑制作用。促進和抑制作用機理有待進一步的研究。本文提出的膨脹土復(fù)合改良方法的有效性有待于進一步在實際應(yīng)用中進行驗證,可以為今后工程建設(shè)中膨脹土的改良提供參考。

        [1] 孔令偉,陳正漢. 特殊土與邊坡技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 土木工程學(xué)報,2012,45(5):140-161.

        Kong Lingwei, Chen Zhenghan. Advancement in the techniques for special soils and slopes[J]. China Civil Engineering Journal, 2012, 45(5): 140-161. (in Chinese with English abstract)

        [2] Alonso E E, Gens A, Josa A. A constitutive model for patially saturated soils[J]. Geotechnique, 1996, 40(3): 405-430.

        [3] Gens A, Alonse E E. A framework for the behavior of unsaturated expasive clays[J]. Cana Geotech J, 1992, 29(6): 1013-1032.

        [4] 賈東亮,丁述理,杜海金,等. 膨脹土工程性質(zhì)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 河北建筑科技學(xué)院學(xué)報,2003,20(1):33-39.

        Jia Dongliang, Ding Shuli, Du Haijin, et al. Studies on existing and prospect of engineering properties of expansive clay[J]. Journal of Hebei Institute of Architectural Science and Technology, 2002, 20(1): 33-39. (in Chinese with English abstract)

        [5] 劉特洪. 工程建設(shè)中的膨脹土問題[M]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

        [6] 劉瑞,王家鼎,王新忠. 石灰改良弱膨脹土擊實特性試驗研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報,2013,21(6):864-870.

        Liu Rui, Wang Jiading, Wang Xinzhong. Experimental study on compaction characteristics of lime-treated expansive soil[J]. Journal of Engineering Geology, 2013, 21(6): 864-870. (in Chinese with English abstract)

        [7] 周葆春,孔令偉,郭愛國. 石灰改良膨脹土的應(yīng)力-應(yīng)變-強度特性與本構(gòu)描述[J]. 巖石力學(xué),2012,33(4):1000-1005.

        Zhou Baochun, Kong Lingwei, Guo Aiguo. Stree-strain- strength behaviour and constitutive description of lime-treated expansive soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(4): 1000-1005. (in Chinese with English abstract)

        [8] 王寶田,張福海. 膨脹土的改良技術(shù)與工程應(yīng)用[M]. 北京:科學(xué)出版社,2008:36.

        [9] 周愛方. 基于生態(tài)恢復(fù)的膨脹土復(fù)合改良方法研究[D]. 武漢:武漢理工大學(xué),2006.

        Zhou Aifang. Research on Composite Method to Improve Expansive Soil for Ecological Restoration[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology, 2006. (in Chinese with English abstract)

        [10] 王兵,張光輝,劉國彬,等. 黃土高原丘陵區(qū)水土流失綜合治理生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(20):150-161.

        Wang Bing, Zhang Guanghui, Liu Guobin, et al. Ecological and environmental evaluation for water and soil loss comprehensive harness in Loess hilly region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(20): 150-161. (in Chinese with English abstract)

        [11] 高奇,師學(xué)義,張琛,等. 縣域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動態(tài)評價及預(yù)測[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014,30(5):228-237.

        Gao Qi, Shi Xueyi, Zhang Chen, et al. Dynamic assessment and prediction on quality of agricultural eco-environment in county area[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(5): 228-237. (in Chinese with English abstract)

        [12] 惠會清,雷勝友.膨脹土脹縮機理及其改良(抑制)方法的研究綜述[J]. 公路交通科技,2005,22(9):90-92.

        Hui Huiqing, Lei Shengyou. Summarizing on the swelling mechanism of expansive soil and the method of restraining the swelling of expansive soil[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2005, 22(9): 90-92. (in Chinese with English abstract)

        [13] 賀行洋,陳益民,張文生,等. 膨脹土化學(xué)固化現(xiàn)狀及展望[J].硅酸鹽學(xué)報,2003,31(11):1101-1106.

        He Hangyang, Chen Yimin, Zhang Wensheng,et al. Current situation and prospects of expansive soil chemical curing[J]. Journal of Silicate, 2003, 31(11): 1101-1106. (in Chinese with English abstract)

        [14] 董雙快,徐萬里,吳福飛,等. 鐵改性生物炭促進土壤砷形態(tài)轉(zhuǎn)化抑制植物砷吸收[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2016,32(15):204-212.

        Dong Shuangkuai, Xu Wanli, Wu Fufei, et al. Fe-modified biochar improving transformation of arsenic form in soil and inhibiting its absorption of plant[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(15): 204-212. (in Chinese with English abstract)

        [15] 王金滿,楊培嶺,張建國,等. 脫硫石膏改良堿化土壤過程中的向日葵苗期鹽響應(yīng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005,21(9):33-37.

        Wang Jinman, Yang Peiling, Zhang Jianguo, et al. Salinity effect on sunflower at seeding stage during improving sodic soils reclaimed with by-product from flue gas desulphurization (BFGD)[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2005, 21(9): 33-37. (in Chinese with English abstract)

        [16] 黃麗花,趙世偉,梁向鋒,等. PAM對黃土高原主要土壤類型水穩(wěn)性團聚體的改良效果及機理研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(1):45-49.

        Huang Lihua, Zhao Shiwei, Liang Xiangfeng, et al. Improvment effects of PAM on soil water-stable aggregates and its mechanisms in different soils in Loess Plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2008, 24(1): 45-49. (in Chinese with English abstract)

        [17] 王保田,任驁,張福海,等. 使用CTMAB改良劑改良天然膨脹土的試驗研究[J]. 巖土力學(xué),2009,30(增刊2):39-42.

        Wang Baotian, Ren Ao, Zhang Fuhai, et al. Experimental research on stabilizing expansive soil by CTMAB[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(Suppl 2): 39-42. (in Chinese with English abstract)

        [18] 劉清秉,項偉,張偉鋒,等. 離子土壤固化劑改性膨脹土的試驗研[J]. 巖土力學(xué),2009,30(8):2286-2290.

        Liu Qingbing, Xiang Wei, Zhang Weifeng, et al. Experimental study of ionic soil stabilizer-improves expansive soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(8): 2286-2290. (in Chinese with English abstract)

        [19] Mhaidib A I AL,Shamrani M A AL,孫增生. 石灰處理膨脹土的膨脹特性[J].路基工程,1998(2):77-85.

        [20] 黃春,劉尚營,張春光,等. NH4+、尿素和聚乙二醇對蒙脫土的抑制膨脹作用[J]. 化學(xué)學(xué)報,2003,61(7):983-988.

        Huang Chun, Liu Shangying, Zhang Chunguang, et al. Inhibition behavior ofNH4+, urea and polyethylene Glycol on swelling of montmorillonite[J]. Acta Chimica Sinica, 2003, 61(7): 983-988.(in Chinese with English abstract)

        [21] 林蔚,劉海濤,胡勇. MMT改性PVA內(nèi)墻涂料的研究[J]. 齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報,2002,17(3):43-44.

        Lin Wei, Liu Haitao, Hu Yong. Study on MMT which can changethe property of PVA indoor coating[J]. Journal of Qiqihar University, 2002, 17(3): 43–44. (in Chinese with English abstract)

        [22] 施利國,張孟喜,曹鵬. 聚丙烯纖維加筋灰土的三軸強度特性[J]. 巖土力學(xué),2011,32(9):2722-2728.

        Shi Liguo, Zhang Mengxi, Cao Peng. Triaxial shear strength characteristics of lime-soil reinforced with polypropylene fiber inclusions[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(9): 2722-2728. (in Chinese with English abstract)

        [23] 陳亮,盧亮. 土體干濕循環(huán)過程中的體積變形特性研究[J].地下空間與工程學(xué)報,2013,9(2):230-235.

        Chen Liang, Lu Liang. Investigation on the characteristics of volumetric change during the wet-dry cycle of the soil[J]. Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 2013, 9(2): 230-235. (in Chinese with English abstract)

        [24] 黃衛(wèi),鐘理,錢振東. 路基膨脹土脹縮等級的模糊評判[J].巖土工程學(xué)報,1999,21(4):408-413.

        Huang Wei, Zhong Li, Qian Zhendong. Expansive soil roadbed swell-shrink grade of fuzzy evaluation[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1999, 21(4): 408-413. (in Chinese with English abstract)

        [25] 趙明華. 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程:第4版[M]. 武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2014:9-11.

        [26] Boek E S, Coveney P V, Skipper N T. Monte Carlo molecular modeling studies of hydrated Li-, Na-, and K-smectites: Understanding the role of potassium as a clayswelling inhibitor[J]. Journal of the American Chemical Society, 1995(117): 12608-12617.

        [27] 李健,孫英學(xué). 高等級公路工程中的膨脹土研究[J]. 水利水電科技進展,1998,18(1):58.

        [28] 嚴瑞宣. 水溶性高分子[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

        [29] 劉寶生,唐朝生,李建,等. 纖維加筋土工程性質(zhì)研究進展[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報,2013,21(4):541-547.

        Liu Baosheng, Tang Chaosheng, Li Jian, et al. Advances in engineering properties of fiber reinforced soil[J]. Journal of Engineering Geology, 2013, 21(4): 541-547. (in Chinese with English abstract)

        [30] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范:GB 50112-2013[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

        [31] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,中華人民共和國建設(shè)部. 土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn):GB/T 50123-1999[S]. 北京:中國計劃出版社,1999.

        [32] 汪時機,陳正漢,李賢,等. 土體孔洞損傷結(jié)構(gòu)演化及其力學(xué)特性的CT-三軸試驗研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(7):150-154.

        Wang Shiji, Chen Zhenghan, Li Xian, et al. Pore-damage evolution and mechanical properties of remolded soil by CT-triaxialtest[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(7): 150-154. (in Chinese with English abstract)

        Complex ameliorants screening for reducing swelling ratio and improving shear strength of strong expansive soil

        Shen Taiyu, Xing Shuxiang, Wang Shiji※, Cheng Mingshu, Huang Wei

        (400716,)

        More than 5 billion dollars economic loss is caused by expansive soil each year around the world. Soil chemical amelioration is better than the other methods, but better effect and higher safety cannot be achieved by a single ameliorant. In order to weaken serious damages to civil engineering facilities and agricultural ecological environment induced by expansive soils, composed ameliorants to improve the expansive soil were tested in laboratory tests in this paper. The low free swelling ratio (no more than 40%) and the high shear strength were required for the soil amendment. Expansive soil used for testing was collected from Handan in Hebei province in China. It was a strong expansive soil with 130% free swelling ratio (more than 90%) and contained large hydrophilic minerals. Based on the physical-chemical effect of ion exchange (to decrease thickness of hydration shell), polymer film-forming effect (to prevent hydrone from permeating clay particle) and so on, the combinations of different ratios of CaO (1%-8%), KCl(3%-10%), PVA(0.3%-1.0%), polypropylene fiber(0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, 1.0%) were used to treat expansive soils. Based on the construction safety and experiment error, among 54 groups of free expansion ratio tests (using for measuring free swelling ratio), 5% KCl+0.8% PVA and 4% CaO+0.8% PVA had better improvement effect, and they were chosen for testing shear strength. A total of 5 groups were designed in triaxial compression tests: no amendment, 0.6% polypropylene fiber, 5% KCl+0.8% PVA, 5% KCl+0.8% PVA+0.6% polypropylene fiber, 4% CaO+0.8% PVA. They were tested for studying improvement effect by measuring axial force, axial strain and shear strength. The results showed that the improvement effects of composite ameliorants were remarkable. The free swelling ratio was reduced to 27% from 130%, and the shear strength was increased 15% by using the mixed solution of 0.8% PVA+ 5% KCl+0.6% polypropylene fiber. The free swelling ratio was reduced to 33% from 130%, and shear strength was increased 110% by using the mixed solution of 0.8% PVA+4% CaO. In addition, the research showed that the reduction of expansion rate due to adding KCl or CaO was reinforced by the film-effect of PVA and the increase of shear strength due to adding polypropylene fiber was weekend by KCl and PVA. Crack initiation of expansive soil was effectively reduced by adding polypropylene fiber and shear strength was improved too. The effectiveness of composed improvement methods of strong expansive soil was validated by the laboratorytests. The promotion and inhibition mechanism needs further research.

        shear strength; polyvinyl alcohols; polypropylenes; film-effect; composed improvement methods; expansive soil; free swelling ratio

        10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.015

        TU411.7; S156.2

        A

        1002-6819(2017)-02-0109-07

        2016-04-28

        2016-11-25

        國家自然科學(xué)基金項目(11572262);國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510635052);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目(XDJK2016B006,XDJK2016D016)

        沈泰宇,男,四川樂山人,主要從事膨脹土改性方面的研究。重慶西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,400176。Email:228585651@qq.com

        汪時機,男,安徽安慶人,教授,主要從事水土力學(xué)方面的教學(xué)和科研。重慶 西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,400176。 Email:shjwang@swu.edu.cn

        沈泰宇,邢書香,汪時機,程明書,黃 偉. 降低強膨脹土膨脹率提高抗剪強度的復(fù)合改良劑篩選[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2017,33(2):109-115. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.015 http://www.tcsae.org

        Shen Taiyu, Xing Shuxiang, Wang Shiji, Cheng Mingshu, Huang Wei. Complex ameliorants screening for reducing swelling ratio and improving shear strength of strong expansive soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(2): 109-115. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.015 http://www.tcsae.org

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