劉春龍，劉奉銀，黃素娟，付 爭，3，王 銳，王松鶴

（1.平陽縣交通運(yùn)輸局 公路與運(yùn)輸管理中心，浙江 平陽 325400；2.西安理工大學(xué) 巖土工程研究所，陜西 西安 710048；3.西安特變電工電力設(shè)計院，陜西 西安 710119；4.東北林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

實(shí)際工程中利用石灰加固土應(yīng)用較為廣泛，尤其是固化濕土效果更顯著［1］，主要是石灰在土體中發(fā)生一系列化學(xué)和物理化學(xué)作用，包括離子交換、結(jié)晶作用和碳化作用等［2］。對于軟土地區(qū)，路基填筑材料受宕渣資源緊缺和溫差變化的影響，為實(shí)現(xiàn)就地取材，因地制宜，降低成本，將宕渣填筑變更為石灰土填筑是一個很好的選擇，但灰土回填后碳化時間長、硬化速率慢、強(qiáng)度較低，因此，能夠使灰土在不完全依靠碳化而快速形成強(qiáng)度，且對受溫度影響小的改良灰土是值得研究的。偏高嶺土是一種高活性礦物摻合料，其活性成分SiO2和Al2O3與石灰發(fā)生火山灰反應(yīng)［3-4］，該反應(yīng)具有速度快，受環(huán)境影響小，水化產(chǎn)物強(qiáng)度高等特點(diǎn)，且偏高嶺土具有生產(chǎn)工藝簡單、造價低等特點(diǎn)，成為目前改良灰土的材料之一。我國多年凍土和季節(jié)凍土區(qū)占陸地國土面積的一半以上，凍融循環(huán)作用對工程的建設(shè)和運(yùn)營影響較大［5］。因此，有必要研究改性灰土在凍融循環(huán)條件下的力學(xué)特性，以期更好地為實(shí)際工程服務(wù)。

目前，利用水泥以及化學(xué)試劑等對土進(jìn)行固化的研究較多，但這些材料在生產(chǎn)上均存在一定污染。因此，高效、無污染的活性礦物如偏高嶺土、硅灰、粉煤灰等逐漸走入科研工作者的視野。偏高嶺土（AS2）是由高嶺土（AS2H2）經(jīng)過適當(dāng)溫度煅燒后形成的人工火山灰材料，與熟石灰（CH）和水（H）發(fā)生火山灰反應(yīng)，生成與水泥材料相似的水化產(chǎn)物，包括水化硅酸鈣（CSH）、水化硅鋁酸鈣（C2ASH8）、水化鋁酸四鈣（C4AH13）和水化石榴石（C3A（S）3-xH2x）等，這些水化膠凝物粘結(jié)在土顆粒周圍，在空間上形成強(qiáng)度骨架，增強(qiáng)灰土材料力學(xué)性能［6-7］。國內(nèi)外學(xué)者對火山灰反應(yīng)的水化產(chǎn)物進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物受偏高嶺土與石灰比例（主要是Si/Ca），偏高嶺土自身成分的Si/Al 比，養(yǎng)護(hù)環(huán)境如CO2濃度、溫度和濕度、養(yǎng)護(hù)時間等的差異而存在變化。Serry 等［8］首先對偏高嶺土與石灰水化產(chǎn)物進(jìn)行研究，晶體相主要是水化硅鋁酸鈣（C2ASH8）。Comel［9］對堿激發(fā)材料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)常溫條件下偏高嶺土與石灰反應(yīng)生成C2ASH8和CSH 的同時，伴隨有C4AH13或單碳鋁化合物（C4AC_CH11）產(chǎn)生。偏高嶺土與石灰發(fā)生火山灰反應(yīng)的方程式可用式（1）～（3）表示。偏高嶺土、粉煤灰、硅灰、煤矸石等工業(yè)固廢價格較低。劉春龍等［10］對偏高嶺土改良灰土材料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)加入10%的偏高嶺土使灰土產(chǎn)生帶狀分布的凝膠物質(zhì)，其力學(xué)性能較石灰土材料更優(yōu)異。在此基礎(chǔ)上，改性灰土的力學(xué)性能受溫度影響的規(guī)律需要進(jìn)一步探討。目前，國內(nèi)外學(xué)者對土體遭受凍融循環(huán)進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)水分遷移及結(jié)構(gòu)性發(fā)生變化是其強(qiáng)度弱化的根本原因，且這一過程的水-熱-力-氣變化極其復(fù)雜［11-14］。綜上所述，對灰土的改良及應(yīng)用研究較多，其力學(xué)性能受低溫影響需要進(jìn)一步討論，尤其是凍融循環(huán)次導(dǎo)致的內(nèi)部孔隙率變化與強(qiáng)度的關(guān)系。

本文考慮灰土反應(yīng)速率和凍融循環(huán)條件，擬從灰土的力學(xué)參數(shù)和孔隙率入手，研究偏高嶺土改良灰土的可行性。首先分析偏高嶺土改良灰土的力學(xué)參數(shù)與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，然后利用數(shù)字圖像處理技術(shù)得出孔隙率與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立力學(xué)參數(shù)與孔隙率的關(guān)系，最后通過討論齡期、石灰含量和含水率變化規(guī)律，分析偏高嶺土改良灰土的機(jī)制。

1 試樣制備及試驗(yàn)方案

1.1 試樣制備

試驗(yàn)材料包括粉質(zhì)黏土、石灰、偏高嶺土和蒸餾水，其中粉質(zhì)黏土的最大干密度為1.63 g·cm-3，對應(yīng)的最優(yōu)含水率為19.5%，粉質(zhì)黏土物理性質(zhì)見表1。

表1 粉質(zhì)黏土的基本物理指標(biāo)Table 1 Basic physical parameters of silty clay

稱取一定質(zhì)量的粉質(zhì)黏土（msc），分別摻入不同比例的石灰（L）和偏高嶺土（MK），制備偏高嶺土-灰土試樣Lm-MKn（m為石灰含量，n為偏高嶺土含量），如表2～3 所示。表2 中MK 含量分別為0%、3%、7%和10%（MK 與msc比值），表3 中L 含量分別為7%、10%、13%和16%（L 與msc比值），分別研究MK 和L 含量對試樣強(qiáng)度的影響（A-1 組與B-3 組相同）。試樣中水固比為30%（水與干燥固體粉末質(zhì)量比值），按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》［15］制備?39.1×80.0 mm 干密度為1.52 g·cm-3的試樣，將試樣放入溫度20±0.1 ℃、濕度為95%±5%的干燥器中，分別養(yǎng)護(hù)3 d、7 d、14 d 和28 d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

表2 偏高嶺土改性灰土試驗(yàn)方案（質(zhì)量比）Table 2 Test plan of metakaolin modified lime（mass ratio）

表3 石灰含量試驗(yàn)方案（質(zhì)量比）Table 3 Test plan of lime content（mass ratio）

1.2 凍融循環(huán)試驗(yàn)方案

為研究凍融循環(huán)對Lm-MKn強(qiáng)度和表面孔隙的影響，另制備表2 中?39.1×80.0 mm 和?70.0×10.0 mm 的試樣，養(yǎng)護(hù)7 d 后，將試樣放置在DWX-150-30 型恒溫冷藏箱（±20 ℃）進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)采用封閉不補(bǔ)水環(huán)境，分別對凍融循環(huán)次數(shù)為0、2、5、7、10、15 和20 次的?39.1×80.0 mm 試樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)，對?70.0×10.0 mm 試樣進(jìn)行表面觀測。其中，凍8 h、融8 h為1次凍融循環(huán)周期，如圖1所示。

圖1 凍融循環(huán)時間歷程Fig.1 Freeze-thaw cycle time history

1.3 數(shù)字圖像處理方法

數(shù)字圖像處理是將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。目前，數(shù)字圖像的彩色信息表達(dá)方式常用RGB 模型，它是使用紅、綠和藍(lán)三原色亮度來定量表示彩色顏色。利用現(xiàn)有圖像處理軟件可以輕松實(shí)現(xiàn)圖像的變換、編碼壓縮、分割、描述、增強(qiáng)和復(fù)原。許多學(xué)者利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對土體微細(xì)觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性質(zhì)的定量關(guān)系進(jìn)行了大量研究，并建立了一定的關(guān)系［16-17］。本文利用MATLAB 軟件識別微孔隙結(jié)構(gòu)并計算孔隙率，計算過程如下：

（1）將經(jīng)受凍融循環(huán)后的試樣放置在帶有固定卡槽的裝置上，保證對試樣每次拍攝的位置相同。

（2）使用Photoshop 軟件的圓形選區(qū)工具，將拍攝好的照片去除背景，只留下試樣部分，記錄圓形選區(qū)的像素半徑，計算照片中的總像素值。

（3）使用MATLAB 將僅有試樣部分的照片進(jìn)行灰度處理，其中MATLAB 的命令函數(shù)為grb2gray。

（4）使用MATLAB 中的im2bw 函數(shù)對灰度圖像進(jìn)行二值化，圖像閾值選擇Graythresh 函數(shù)，它使用最大類間方差法，能夠自動找到圖像一個合適的閾值。

（5）利用MATLAB 中的numel 函數(shù)，讀取圖片中的孔隙數(shù)量，利用步驟（2）計算的總像素值計算凍融循環(huán)后試樣產(chǎn)生的孔隙率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系

根據(jù)表2的試驗(yàn)方案，將齡期為7 d的灰土試樣（L13-MK0）和偏高嶺土灰土試樣（L13-MK3、L13-MK7、L13-MK10）取出，分別進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)的凍融循環(huán)并測試試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)及各項系數(shù)如表4所示。

圖2 凍融循環(huán)次數(shù)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)系Fig.2 Relationship between freeze-thaw cycles and unconfined compressive strength

表4 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與凍融循環(huán)次數(shù)關(guān)系的擬合公式Table 4 Fitting formula of the relationship between unconfined compressive strength and freeze-thaw cycles

由圖2可以看出，L13-MK0試樣7 d齡期的強(qiáng)度隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而呈減小趨勢，凍融循環(huán)10次后強(qiáng)度基本不發(fā)生變化。加入偏高嶺土的試樣，0 次凍融循環(huán)的強(qiáng)度明顯高于L13-MK0 試樣，且偏高嶺土含量越多強(qiáng)度越大。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，強(qiáng)度逐漸降低，但當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)超過10 次后，強(qiáng)度有所回升，且增加幅度與偏高嶺土含量有關(guān)。這一特性在L13-MK0試樣中不存在，表明經(jīng)偏高嶺土改良過的灰土試樣遭受凍融循環(huán)后強(qiáng)度已恢復(fù)，這主要是7 d 齡期的試樣偏高嶺土與石灰繼續(xù)發(fā)生火山灰反應(yīng)造成的。

2.2 三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果與分析

與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)方法相同，對齡期為7 d、不同凍融循環(huán)次數(shù)的灰土試樣（L13-MK0）和偏高嶺土灰土試樣（L13-MK3、L13-MK7、L13-MK10）進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)，圍壓分別為50、100、150 和200 kPa，其黏聚力和內(nèi)摩擦角與凍融循環(huán)次數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示，二次函數(shù)擬合結(jié)果見表5～6。

圖3 凍融循環(huán)次數(shù)與黏聚力和內(nèi)摩擦角的關(guān)系Fig.3 Relationship between freeze-thaw cycles and cohesion（a）and internal friction angle（b）

表5 凍融循環(huán)次數(shù)與黏聚力的擬合公式Table 5 Fitting formula between freeze-thaw cycles and cohesion

表6 凍融循環(huán)次數(shù)與內(nèi)摩擦角的擬合公式Table 6 Fitting formula between freeze-thaw cycles and internal friction angle

由圖3 可以看出，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，L13-MK0 試樣的黏聚力和內(nèi)摩擦角呈減小趨勢，當(dāng)凍融循環(huán)超過10次后，其力學(xué)參數(shù)變化不大。加入偏高嶺土的試樣，當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)超過10 次后，黏聚力和內(nèi)摩擦角均有所回升，且隨著偏高嶺土含量的增多增加幅度越大，這與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

3 孔隙特征與力學(xué)特性分析

3.1 凍融循環(huán)條件下試樣表面的變化

通過數(shù)字圖像處理技術(shù)，對凍融循環(huán)后灰土試樣（L13-MK0）和偏高嶺土灰土試樣（L13-MK3、L13-MK7、L13-MK10）的照片進(jìn)行二值化分析和孔隙參數(shù)提取，二值化處理結(jié)果和提取的試樣孔隙參數(shù)如圖4 所示。其中，A 圖為0 次凍融循環(huán)L13-MK0 試樣，B 圖為0 次凍融循環(huán)L13-MK10 試樣，C圖為20 次凍融循環(huán)L13-MK0 試樣，D 圖為20 次凍融循環(huán)L13-MK10試樣。

圖4 養(yǎng)護(hù)7天凍融循環(huán)試樣灰度結(jié)果與孔隙提取圖Fig.4 Gray-scale results（a）and pore extraction diagram（b）of freeze-thaw cycle samples after curing for 7 days

由圖4（a）可以看出，經(jīng)歷20 次凍融循環(huán)后的L13-MK0 試樣表面變得較為粗糙，而L13-MK10 試樣表面變化不大。由提取的試樣孔隙圖4（b）可以看出，L13-MK0 試樣和L13-MK10 試樣在0 次凍融循環(huán)時，其表面存在一定的天然孔隙，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增多，孔隙逐漸增多。添加偏高嶺土的灰土試樣，在相同凍融循環(huán)次數(shù)下產(chǎn)生的孔隙數(shù)量均少于灰土試樣，可以看出偏高嶺土具有改善灰土表面結(jié)構(gòu)的作用。

3.2 孔隙率與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系

利用MATLAB 圖像處理技術(shù)，可以計算出試樣的孔隙數(shù)量，與試樣的凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如圖5 所示，孔隙率與凍融循環(huán)次數(shù)關(guān)系的擬合公式見表7。

圖5 孔隙率與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系Fig.5 Relationship between porosity and freeze-thaw cycles

表7 試樣孔隙率與凍融循環(huán)次數(shù)的擬合公式Table 7 Fitting formula between sample porosity and freeze-thaw cycles

由圖5可以看出，齡期為7 d的試樣未經(jīng)歷凍融循環(huán)，表面存在微孔隙，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，孔隙率呈增大趨勢。但偏高嶺土的加入能夠有效降低試樣表面孔隙率，且隨著偏高嶺土含量的增多孔隙率明顯降低，表明偏高嶺土能夠改善灰土微孔隙的產(chǎn)生。

3.3 孔隙率與黏聚力、內(nèi)摩擦角以及抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

由上述研究結(jié)果可以看出，凍融循環(huán)次數(shù)對灰土試樣的力學(xué)參數(shù)（黏聚力、內(nèi)摩擦角和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度）影響較大，其主要原因是凍融循環(huán)作用導(dǎo)致試樣內(nèi)冰晶體反復(fù)凍融，一定程度上破壞試樣內(nèi)部原有結(jié)構(gòu)，使試樣內(nèi)部孔隙率增大，但凍融循環(huán)次數(shù)影響力學(xué)參數(shù)只是表象，其根本原因還是試樣內(nèi)部孔隙率決定。因此，將凍融循環(huán)次數(shù)作為中間變量，可以利用力學(xué)參數(shù)的擬合公式（表4～6）與孔隙率（表7）建立對應(yīng)關(guān)系，結(jié)果如圖6～7所示。

圖6 孔隙率與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)系Fig.6 Relationship between porosity and unconfined compressive strength

由圖6～7 可以看出，L13-MK0 試樣的力學(xué)參數(shù)隨著孔隙率的增加而降低，而添加偏高嶺土的L13-MK3、L13-MK7、L13-MK10 試樣，其力學(xué)參數(shù)呈先減小后增加的趨勢，且產(chǎn)生的孔隙率隨著偏高嶺土含量的增多而明顯降低，表明偏高嶺土與石灰發(fā)生火山灰反應(yīng)能夠抵消冰晶體對灰土試樣結(jié)構(gòu)的破壞，增強(qiáng)灰土抗凍融循環(huán)的能力。

4 討論

凍融循環(huán)導(dǎo)致L13-MK0 和L13-MK10 試樣的力學(xué)參數(shù)降低，但兩者的降低形式具有一定的區(qū)別。由圖3中無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系可以看出，L13-MK0 試樣隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（圖3）、黏聚力和內(nèi)摩擦角（圖4）始終處于減小趨勢，達(dá)到10 次凍融循環(huán)后，其力學(xué)參數(shù)基本不發(fā)生變化，試樣在凍結(jié)過程中，Ca（OH）2以結(jié)晶體的形式粘結(jié)在土顆粒間。凍結(jié)過程與碳化作用爭奪水分，使灰土碳化較慢，且產(chǎn)生孔隙較多。偏高嶺土的加入使灰土強(qiáng)度的形成不只依靠碳化作用，經(jīng)歷20次凍融循環(huán)的試樣，其養(yǎng)護(hù)時長比經(jīng)歷10次凍融循環(huán)試樣多80 h正溫齡期，偏高嶺土與石灰在正溫條件下繼續(xù)發(fā)生火山灰反應(yīng)，這是隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加力學(xué)性能略有恢復(fù)的原因，也是灰土材料所完全不具備的［18-19］。

圖7 孔隙率與黏聚力和內(nèi)摩擦角的關(guān)系Fig.7 Relationship between porosity and cohesion（a）and internal friction angle（b）

為進(jìn)一步研究偏高嶺土改良灰土力學(xué)性能的機(jī)理，分析試樣齡期、石灰含量對灰土試樣強(qiáng)度的影響及含水率變化規(guī)律，對表2 中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論。

4.1 齡期對偏高嶺土改良灰土的影響

對表2 中MK 含量分別為0%、3%、7%和10%，養(yǎng)護(hù)齡期分別為3 d、7 d、14 d 和28 d 的試樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8中L13-MK0試樣養(yǎng)護(hù)14 d后強(qiáng)度基本不發(fā)生變化，但隨著偏高嶺土含量的增多，試樣強(qiáng)度增長幅度增大，增加10%的偏高嶺土，其3 d強(qiáng)度由0.34 MPa增大到0.75 MPa，28 d 強(qiáng)度達(dá)到2.25 MPa，強(qiáng)度增長速率幾乎不變，這就可以解釋經(jīng)歷20次凍融循環(huán)的試樣力學(xué)參數(shù)恢復(fù)的原因（圖2～3、圖6～7）：其強(qiáng)度是凍融循環(huán)、碳化作用和火山灰反應(yīng)三者綜合作用的結(jié)果。

圖8 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系Fig.8 Relationship between unconfined compressive strength and curing age

4.2 石灰含量對強(qiáng)度的影響

表2 的試驗(yàn)方案是按照含量百分比制定的，試樣總質(zhì)量不變，但偏高嶺土的加入，導(dǎo)致石灰的絕對含量發(fā)生變化。為了分析石灰變化的影響，需要進(jìn)行石灰含量與灰土強(qiáng)度的試驗(yàn)（表3）。其中，L分別為7%（L7-MK0）、10%（L10-MK0）、13%（L13-MK0）和16%（L16-MK0），齡期為3 d、7 d、14 d 和28 d，試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

由圖9可以看出，3 d齡期的試樣強(qiáng)度基本相等，此時灰土以離子交換和結(jié)晶作用為主，碳化反應(yīng)對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)受石灰含量影響不大。隨著齡期的增加，灰土試樣強(qiáng)度逐漸增大，離子交換和結(jié)晶作用已經(jīng)完成，碳化反應(yīng)對強(qiáng)度的影響占主導(dǎo)地位。L含量為13%時強(qiáng)度達(dá)到最大（L13-MK0，該組試驗(yàn)與圖8灰土試驗(yàn)相同），當(dāng)L 含量增加到16%時（圖9，L16-MK0），相當(dāng)于MK 增加3%的試驗(yàn)組（圖8，L13-MK3）。而兩者的強(qiáng)度規(guī)律完全相反，即L16-MK0試樣28 d 強(qiáng)度相較L13-MK0 試樣降低了14.3%，L13-MK3 試樣卻增大了31.7%，表明等量增加石灰的效果沒有添加偏高嶺土的效果好，見表8。

表8 偏高嶺土改良灰土強(qiáng)度對比Table 8 Strength comparison of metakaolin modified lime samples

圖9 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與石灰含量的關(guān)系Fig.9 Relationship between unconfined compressive strength and lime content

4.3 含水率的變化規(guī)律

含水率的變化對凍融循環(huán)條件下的試樣強(qiáng)度影響較大，凍融的本質(zhì)是水-冰相變化的過程，因此，偏高嶺土改良灰土除了增加火山灰反應(yīng)形成強(qiáng)度骨架外，含水率變化是影響強(qiáng)度和表面孔隙率的另一個原因。表2中L13-MK0和L13-MK10試樣的水固比均為30%，對2 組試樣的0 d、3 d、7 d 和28 d含水率進(jìn)行比較，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可以看出，L13-MK0試樣的含水率隨著齡期增長先減小后不變，這主要是因?yàn)槭译x子交換和結(jié)晶作用吸收水分，使試樣中的自由水含量降低，灰土碳化過程不再消耗水分。偏高嶺土的加入使灰土在離子交換和結(jié)晶作用的基礎(chǔ)上增加了火山灰反應(yīng)，需要消耗大量的水分，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，火山灰反應(yīng)產(chǎn)物的變化導(dǎo)致試樣含水率回升（7 d齡期），但28 d的L13-MK10試樣含水率明顯低于L13-MK0試樣，表明火山灰反應(yīng)的最終產(chǎn)物明顯降低了灰土試樣的含水率，從而影響凍融循環(huán)試樣的表面孔隙率。

圖10 含水率與養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系Fig.10 Relationship between water content and curing age

5 結(jié)論

本文研究凍融循環(huán)條件下偏高嶺土改良灰土的力學(xué)特性和孔隙特征與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，討論齡期、石灰含量和含水率的變化規(guī)律對偏高嶺土改良灰土的影響機(jī)制。主要得出以下結(jié)論：

（1）偏高嶺土能夠提高灰土材料的反應(yīng)速率，改善灰土材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、黏聚力和內(nèi)摩擦角。

（2）凍融循環(huán)條件下，偏高嶺土能夠改善灰土力學(xué)性能變差的特點(diǎn)，降低冰晶體產(chǎn)生的孔隙率。

（3）石灰含量達(dá)到一定值后，增加3%的石灰將降低強(qiáng)度的8.5%，而同質(zhì)量的偏高嶺土強(qiáng)度增加34%。

（4）偏高嶺土發(fā)生的火山灰反應(yīng)，增加試樣內(nèi)部粘結(jié)力，且比灰土碳化過程消耗更多的水分，減少凍融循環(huán)條件下表面產(chǎn)生的孔隙率。