摘" 要：該文針對(duì)沿海地區(qū)不同地質(zhì)分區(qū)的鹽漬土，研究無機(jī)結(jié)合料石灰和水泥對(duì)其的改良效果。結(jié)果表明，石灰的摻加降低鹽漬土的塑性指數(shù)和最大干密度，提升最佳含水量以及抗凍性能，石灰摻量為8%時(shí)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大幅提高；隨著水泥摻量的增加，鹽漬土的最大干密度、最佳含水量、抗凍性能以及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均有提升。但不同地質(zhì)分區(qū)的鹽漬土需采用不同的改良方案，且對(duì)于石灰改良效果差的海域吹填區(qū)砂性土，可采用石灰+水泥的改良方法。

關(guān)鍵詞：沿海地區(qū)；鹽漬土；路基；改良技術(shù)；石灰

中圖分類號(hào)：U416.1" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）25-0063-05

Abstract： Aiming at the saline soil of different geological zones in coastal areas， this paper studies the improvement effect of inorganic binder lime and cement. The results show that the addition of lime reduces the plastic index and maximum dry density of saline soil， increases the optimum water content and frost resistance， and greatly increases the unconfined compressive strength when the content of lime is 8%; with the increase of cement content， the maximum dry density， optimum water content， frost resistance and unconfined compressive strength of saline soil are improved. However， different improvement schemes should be adopted for saline soil in different geological regions， and the improvement method of lime + cement can be adopted for sandy soil in sea area where the effect of lime improvement is poor.

Keywords： coastal area; saline soil; roadbed; improvement technology; lime

沿海地區(qū)內(nèi)土體受海水浸漬，屬鹽漬化軟土，對(duì)環(huán)境具有敏感性，不能直接用來填筑路基，而沿海地區(qū)內(nèi)道路建設(shè)土方工程量巨大，如果通過購(gòu)買滿足路用性能的良土來填筑路基，則增加工程造價(jià)，即使不考慮建設(shè)成本而從遠(yuǎn)處取土，工程竣工后，由于路基土含鹽量高、地下水位埋藏淺，鹽分將隨毛細(xì)水不斷上升，蒸騰、積鹽，底部路基填土也會(huì)逐漸變成鹽漬土，導(dǎo)致鹽脹、溶陷等病害，鹽漬土這個(gè)地質(zhì)大環(huán)境仍是無法改變的[1-3]。曾平江[4]研究了水泥劑量、含鹽量、養(yǎng)生方式對(duì)凍融作用下水泥改良鹽漬土凍脹率、顆粒組成和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，其性能均有提升。張哲文[5]認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)結(jié)合鹽漬土的具體特性來選擇最為合適的處理方式，包括去除土體內(nèi)鹽分、隔斷水分、固化劑處理以及結(jié)構(gòu)加固這四個(gè)方面的相關(guān)處理措施。丑亞玲[6]研究了鹽漬土的化學(xué)方式改良、物理方式改良以及生物方式改良，并針對(duì)上述結(jié)論提出了后續(xù)的研究方向。盡管國(guó)內(nèi)針對(duì)鹽漬土的研究取得了一定的成果，但多數(shù)是結(jié)合工程需要進(jìn)行的，未進(jìn)行系統(tǒng)研究。值得注意的是，長(zhǎng)安大學(xué)張登良教授[7]在《加固土原理》一書中，就鹽份對(duì)無機(jī)結(jié)合料加固土的影響進(jìn)行過一定的試驗(yàn)研究，其研究主要是針對(duì)某種鹽份單獨(dú)對(duì)加固土材料的影響。由于濱海氯鹽漬土對(duì)工程危害程度低于內(nèi)陸硫酸鹽漬土，現(xiàn)有研究更多是針對(duì)內(nèi)陸硫酸鹽鹽漬土，對(duì)于濱海氯鹽漬土的研究很少。基于此，本研究用不同無機(jī)結(jié)合料對(duì)沿海地區(qū)鹽漬土進(jìn)行改良，通過無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、CBR試驗(yàn)以及凍融循環(huán)試驗(yàn)的方法對(duì)改良效果進(jìn)行研究，探索出一套沿海地區(qū)鹽漬土的最佳改良方案。

1" 原材料性質(zhì)

1.1" 鹽漬土

試驗(yàn)所用鹽漬土主要是氯化物，含鹽量一般小于5%。表1、表2是具有代表性土樣的成分分析報(bào)告，從表中數(shù)據(jù)可知，試驗(yàn)鹽漬土土樣易溶鹽總含鹽量在1.745%～1.978%，氯離子與硫酸根離子之比大于2。因此，該處土壤是典型的氯化物鹽漬土，鹽漬化程度為中。

1.2" 石灰

對(duì)試驗(yàn)用石灰的基本指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表3，試驗(yàn)所用石灰屬于Ⅱ級(jí)鎂質(zhì)石灰。

1.3" 水泥

試驗(yàn)所用水泥為P.O 42.5R普通硅酸鹽水泥，測(cè)試結(jié)果見表4，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

1.4" 水

試驗(yàn)用水為普通飲用水。

2" 試驗(yàn)方案及結(jié)果分析

2.1" 試驗(yàn)方案

沿海地區(qū)鹽漬土不能直接應(yīng)用于路基基礎(chǔ)，因此必須要采取適當(dāng)?shù)拇胧└牧见}漬土以滿足工程需要。沿海地區(qū)地理環(huán)境特殊，區(qū)內(nèi)又有不同的地質(zhì)分區(qū)，情況較為復(fù)雜，一種方法難以普遍適用，達(dá)到令人滿意的效果。本文將通過液塑限試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、CBR試驗(yàn)和鹽漬土的凍融試驗(yàn)綜合研究不同的改良方法的應(yīng)用效果，以找到適合沿海地區(qū)鹽漬土路基改良的技術(shù)。

2.2" 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1" 石灰

1）擊實(shí)試驗(yàn)。試驗(yàn)選取不同的石灰摻量，針對(duì)南港3種區(qū)域的鹽漬土進(jìn)行改良。選擇4%、6%、8%、10%的石灰摻量，進(jìn)行混合料最佳含水量以及最大干密度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以明顯看出隨著石灰摻量從4%逐漸上升到10%，混合料的最佳含水量呈上升趨勢(shì)，而混合料的最大干密度試驗(yàn)與最佳含水量的變化呈相反的趨勢(shì)。

2）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。選擇4%、6%、8%、10%的石灰摻量，對(duì)3個(gè)區(qū)域的鹽漬土進(jìn)行了無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，記錄了養(yǎng)生7 d、28 d、90 d以及180 d的抗壓強(qiáng)度，具體數(shù)據(jù)如圖2所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在混合料中摻加石灰能明顯改善試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并且隨著養(yǎng)生時(shí)間的增加，試件的改善效果越明顯。3個(gè)區(qū)域鹽漬土混合料試件強(qiáng)度均隨著石灰摻量的上升而上升，石灰摻量從4%上升到8%時(shí)，混合料試件強(qiáng)度上升較快，而到了8%～10%，上升速度趨于平緩，這說明對(duì)于石灰改性鹽漬土來說，石灰摻量具有臨界值，當(dāng)摻量大于臨界值則對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)不大。與海域回填區(qū)對(duì)比，天然陸域區(qū)及素土回填區(qū)的鹽漬土試件改性效果更好，石灰摻量為6%、養(yǎng)生時(shí)間為7 d時(shí)，試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于0.6 MPa，石灰摻量為10%、養(yǎng)生時(shí)間為7 d時(shí)，試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于0.8 MPa。這主要是由于天然陸域區(qū)及素土回填區(qū)的鹽漬土黏性較大，而海域回填區(qū)鹽漬土的含砂量大。黏性大的土質(zhì)試件容易成型，而含砂量大的土質(zhì)在成型過程中易松散，導(dǎo)致試件強(qiáng)度較低。

3）凍融循環(huán)試驗(yàn)。本次試驗(yàn)分別對(duì)3個(gè)地質(zhì)分區(qū)的石灰改良鹽漬土按上述方法進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，試件經(jīng)凍融循環(huán)后在7 d和28 d的殘留抗壓強(qiáng)度比見表5。

試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰改良鹽漬土隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加強(qiáng)度降低明顯，前幾次凍融循環(huán)強(qiáng)度降低較快，強(qiáng)度損失較大，以后則趨于平緩。石灰改良鹽漬土隨齡期的增長(zhǎng)，抗凍性能變強(qiáng)，提高石灰的摻量也能增強(qiáng)材料的抗凍性能。從幾組數(shù)據(jù)比較來看，天然陸域區(qū)及素土回填區(qū)石灰改良鹽漬土抗凍性能要優(yōu)于海域回填區(qū)。

2.2.2" 水泥

1）擊實(shí)試驗(yàn)。試驗(yàn)選取不同的水泥摻量，針對(duì)南港3種區(qū)域的鹽漬土進(jìn)行改良。選擇4%、5%、6%、8%的石灰摻量，進(jìn)行混合料最佳含水量以及最大干密度實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著水泥摻量的增加，混合料的最佳含水量和最大干密度均呈上升趨勢(shì)。這可能是由于水泥顆粒粒徑較小，比表面積較大，較普通土質(zhì)顆粒能在表面結(jié)合更多的水分子，從而使得混合料在最大理論密度時(shí)所用的最佳含水率上升。并且，水泥本身密度大于素土的密度，所以水泥摻量的上升也能導(dǎo)致混合料最大理論密度的上升。

2）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。選擇4%、5%、6%、8%的石灰摻量，對(duì)3個(gè)區(qū)域的鹽漬土進(jìn)行了無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，記錄了養(yǎng)生7 d、28 d、90 d以及180 d的抗壓強(qiáng)度，具體數(shù)據(jù)如圖4所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，摻加水泥能明顯改善混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。水泥與水分子結(jié)合，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物強(qiáng)度高，也能促進(jìn)土體的聯(lián)結(jié)，所以隨著水泥產(chǎn)量的增加，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。并且，隨著養(yǎng)生時(shí)間的增加，試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度也呈上升趨勢(shì)。但結(jié)合料強(qiáng)度在前期增長(zhǎng)迅速，到了后期增長(zhǎng)漸緩，說明水泥能在前期改善土體強(qiáng)度。

3）抗凍循環(huán)試驗(yàn)。本次試驗(yàn)分別對(duì)3個(gè)地質(zhì)分區(qū)的水泥改良鹽漬土按上述方法進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，試件經(jīng)凍融循環(huán)后在7 d和28 d的殘留抗壓強(qiáng)度比見表6。

試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥改良鹽漬土隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加強(qiáng)度降低明顯。3種鹽漬土受凍融循環(huán)作用強(qiáng)度損失主要發(fā)生在前4次，此后試件殘余強(qiáng)度下降開始變緩。

3" 結(jié)論

1）石灰對(duì)硫酸根含量較高的鹽漬土改良效果較差，沿海地區(qū)鹽漬土所含鹽分以氯鹽為主，硫酸根含量較小，應(yīng)用效果滿足工程應(yīng)用要求。

2）水泥改良鹽漬土的成本要高于石灰，但改良效果要優(yōu)于石灰，尤其對(duì)于海域吹填區(qū)砂性較大的鹽漬土。

3）水泥加固的鹽漬土干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)均較大，水泥改良鹽漬土易開裂。摻入8%～12%的石灰+1%～2%的水泥，海域回填區(qū)砂性鹽漬土壓實(shí)性及強(qiáng)度均能達(dá)到較好的效果。

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