郄玥穎 張 鵬 楊瑞雪 胡 月 馬小波
(寧夏大學土木與水利工程學院, 寧夏 銀川 750021)
膨潤土對黃土抗?jié)B性和強度的影響
郄玥穎 張 鵬 楊瑞雪 胡 月 馬小波
(寧夏大學土木與水利工程學院, 寧夏 銀川 750021)
為改善黃土墊層的抗?jié)B性,試驗研究了膨潤土對黃土抗?jié)B性和強度的影響。結果表明:黃土的滲透系數(shù)隨膨潤土摻量的增加而減小,膨潤土可有效改善黃土的抗?jié)B性,合理摻量約6%;適量的膨潤土對黃土的粘聚力有明顯改善,對摩擦角影響不明顯,不會對黃土強度產生明顯的不利影響,可供寧夏黃土地基上的工程防滲參考。
膨潤土;黃土;抗?jié)B性;強度
黃土在寧夏分布廣,濕陷性強,常因防水失效而發(fā)生濕陷、沖蝕和潛蝕[1,2],影響建筑物的正常使用,甚至破壞,加強黃土地基防滲顯得非常重要。膨潤土具有強烈的親水膨脹性、吸附性和離子交換特性[3,4],摻入土中可顯著提高土的抗?jié)B性[5-7]。為改善寧夏黃土墊層的抗?jié)B性,將膨潤土摻入黃土,研究了二者復合后的的抗?jié)B性和強度特性,為寧夏黃土地基上工程防滲提高參考。
1.1 試驗材料
黃土取自寧夏同心,密度為1.56g/cm3,含水率為12.2%,土粒比重為2.72,最大干密度1.72g/cm3,最優(yōu)含水率為16.0%。黃土粒徑分布如圖1,主要為0.075mm~0.005mm的粉粒,占81.3%。
圖1 黃土的粒徑分布
表1 膨潤土的主要化學成分/%
1.2 試驗方案與試驗方法
固定試樣的干密度為1.62g/cm3,含水率為12%,膨潤土摻量b取0,3%,6%,9%和12%。
按試驗方案稱取黃土、膨潤土和水,先將黃土和膨潤土混合拌均,再加水拌均。壓樣法每組制備直徑61.8mm,高40mm的試樣2個,采用變水頭法用滲透儀測定試樣的滲透系數(shù)。每組制備直徑61.8mm,高20mm的試樣4個,采用快剪試驗方法用電動直剪儀測定試樣的強度指標。
2.1 滲透性
由圖2可見,膨潤土摻量約小于3%時,試樣的滲透系數(shù)隨時間的增加逐漸增大,且變化較大;膨潤土摻量較大時,滲透系數(shù)隨時間的增加呈先減小后增大的趨勢,且變化較小。黃土中含有較多的可溶鹽,隨時間的增加,可溶鹽逐漸溶解并隨水流出,土的孔隙增大,滲透性增加。膨潤土摻量較小時,黃土中的可溶鹽可離解足夠的高價離子和膨潤土進行離子交換,使膨潤土吸水性降低,從而使?jié)B透系數(shù)增大;膨潤土摻量較大時,黃土中的可溶性鹽有限,沒有足夠的離子進行交換,因而對滲透系數(shù)影響減小。
圖3是72h時試樣的滲透系數(shù)與膨潤土摻量的關系。由圖3可見,滲透系數(shù)隨膨潤土摻量的增加而減小,在膨潤土摻量為6%以后,變化趨勢很平緩,膨潤土對滲透系數(shù)影響不明顯,以膨潤土摻量為6%比較合理。膨潤土水化后體積膨脹,使土粒間的孔隙減小,進而使?jié)B透系數(shù)降低。
圖2 滲透系數(shù)與時間的關系
圖3 滲透系數(shù)膨潤土摻量的關系
2.2 強度特性
由圖 4可見,試樣的粘聚力隨膨潤土摻量的增加呈先增大后減小的趨勢,膨潤土摻量為6%時到到最大。膨潤土具有較強的親水性能,水化后形成膠凝體,且黃土中的部分自由水被吸收,界面張力增大,粘聚力增加。膨潤土摻量過大時,部分黃土中的自由水全部被膨潤土吸收,界面張力消失,粘聚力降低。隨膨潤土摻量的增加,試樣的摩擦角呈非線性減小。膨潤土吸水后形成結合水膜,表面摩擦力降低,故膨潤土摻量增加,摩擦角降低。膨潤土摻量為 6%,粘聚力增加約18kPa,摩擦角降低約4°。此膨潤土摻量下,對黃土的強度不會產生明顯的不利影響。
圖4 強度指標變化趨勢
(1)黃土的滲透系數(shù)隨膨潤土摻量的增加而減小,膨潤土可有效改善黃土的抗?jié)B性,合理摻量約6%。
(2)適量的膨潤土對黃土的粘聚力有明顯改善,對摩擦角影響不明顯,不會對黃土強度產生明顯的不利影響。
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TU502
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1007-6344(2017)09-0292-01
國家大學生創(chuàng)新訓練項目(12015244456)
郄玥穎(1992-),女,河北保定人,研究生,研究方向:巖土工程