遼寧省東煤測試分析研究院有限責任公司 遼寧 沈陽 110000

膨脹土是具有多裂隙性、超固結性等工程特性的高塑性黏土，往往對工程穩(wěn)定產(chǎn)生很大影響。本世紀初全國擬建2.1萬公里公路中近3300km路段穿越膨脹土分布區(qū)。膨脹土對構筑物，灌溉渠道等工程設施危害超過臺風等自然災害。膨脹土在我國分布廣泛，如成都、荊門、邯鄲等地。膨脹土工程危害大，在深部地質(zhì)核廢料處置中具有極低的滲透性，是理想的緩沖回填材料主料。膨脹土因具有高吸水能力廣泛應用于土木工程防滲。研究膨脹土理化性質(zhì)對防治膨脹土災害具有重要工程意義。

1 膨脹土機理研究

膨脹土分為強中弱膨脹土，不同類型的膨脹土采用不同的工程措施可達到高效效果。膨脹土膨脹性取決于礦物組成、含水率、干濕循環(huán)等諸多因素。

礦物組成中蒙脫石含量是影響膨脹土膨脹性的關鍵因素?？商岢雠c蒙脫石含量相關參數(shù)指標預測殘余膨脹力。自然環(huán)境中的膨脹土會受到酸性溶液侵蝕，酸性溶液的影響受到關注。膨脹潛勢隨著鹽溶溶液濃度增加減小，電解質(zhì)溶液會影響蒙脫石準晶體膨脹。雙電層厚度與溶液陽離子濃度平方根成反比。隨著土體不斷吸濕產(chǎn)生蒙脫石準晶體膨脹微觀變形。

膨脹土礦物形態(tài)不同，是由于各地區(qū)成土中母巖堆積環(huán)境等方面差異造成的結果。膨脹土礦物成分包括碎屑礦物，是粗粒部分的主要組成物質(zhì)。粗粒部分在膨脹土中含量有限，影響膨脹土工程性質(zhì)主要是蒙脫石類礦物。蒙脫石礦物結構單元由三氧化二鋁組成，水分子可滲入層間，產(chǎn)生晶架結構內(nèi)膨脹。蒙脫石彭扎昂與微團中水分子滲透吸引密切相關。蒙脫石水化膨脹明顯，水化膨脹依賴于可交換陽離子，吸附水分子數(shù)量與陽離子水化相關。遠離片層區(qū)域，蒙脫石水化產(chǎn)生微團流體，膨脹主要是雙電層膨脹。陽離子水化進入土體，水分子進行水化，產(chǎn)生滲透力為長程膨脹。

2 蒙脫石含量測定方法

根據(jù)蒙脫石在稀溶液中吸附甲基藍染料特性，采用過量次甲基藍標準溶液與蒙脫石產(chǎn)生定量吸附，用SnCl2標準溶液滴定過量次甲基藍標準溶液，由試樣吸藍量求出蒙脫石含量。實驗使用儀器包括移液管、150ml錐形瓶，100ml比色管等[2]。次甲基藍標準溶液稱取在85℃烘干6h次甲基藍0.2000g，用純水溶解稀釋至刻度。氯化亞錫5%貯備溶液用6mol/l鹽酸溶液配制。氯化亞錫0.1%標準溶液用6mol/l鹽酸溶液稀釋貯備溶液得到。

稱取通過0.25mm篩孔烘干試樣0.1000g于燒杯中，取150ml燒杯為空白，加入15ml的1%焦磷酸鈉溶液，加入15ml純水，然后煮沸5min，冷卻后加入次甲基藍標準溶液15ml移至100ml比色管，溶液應呈藍色。用純水稀釋至刻度靜置4h，記錄用次甲基藍量為試樣與空白，吸取上部清液10ml于錐形瓶，用氯化亞錫標準溶液滴定到無色。記錄空白消耗為V(Sncl2)k，V(SnCl2)

表1 不同靜置時間與蒙脫石含量的關系

按上述樣品方法規(guī)定取樣量與定容積計算公式簡化為(M)%={15-V(SnCl2)×T×10}×4.545，T=1時SnCl2消耗數(shù)不應大于1.5ml，p(SnCl2)一定時降低T可提高SnCl2消耗數(shù)。降低T值可提高測定精度，選用5-10ml微量滴定管，測定誤差為1.2%。降低氯化亞錫濃度可提高測定方法精度，氧化加快增加不穩(wěn)定因素。隨著滴定時間延長，氯化亞錫濃度為0.1%，穩(wěn)定時間為0.5h，15min內(nèi)完成測定，選用0.1%氯化亞錫濃度。靜置時間應在4h以上，偏差基本在1.5%以下。

3 質(zhì)控圖的繪制

質(zhì)控圖分為精密度與準確度，質(zhì)控圖由預期值、實測值可接受范圍，輔助線等組成。質(zhì)控圖繪制應按分析質(zhì)控水平積累數(shù)據(jù)計算有關指標。如超出控制限數(shù)據(jù)剔除，要求落在X±S內(nèi)數(shù)據(jù)占總點的68%，要求測定值均勻出現(xiàn)在中心線兩側。采用質(zhì)控圖試樣測定需單樣帶上標準樣平行測定。試樣需進行雙樣測定。繪制質(zhì)控圖圖號目標值為6.9±0.6%，75.7±1.4%.

圖1 圖號3-1標準偏差控制圖

取繪制質(zhì)控圖用標準樣品1份與實測樣品作平行測定。根據(jù)此點位置位于中線附近，說明控制正常測定結果有效。位于警告限出現(xiàn)次數(shù)增加應注意檢查原因。位于控制限外應全面檢查原因，重新測定全部樣品?？刂茍D可通過使用完善，計算檢查調(diào)整中心線與上下控制限。本實驗方法具有操作簡單，滴定終點靈敏度高等特點，合理選擇一起精度，嚴格控制標定條件，可達到實驗方法穩(wěn)定性。