[发明专利]石灰改良膨胀土击实试验方法

说明书

本申请公开了一种石灰改良膨胀土击实试验方法，涉及土木工程技术领域，旨在解决相关技术中击实试验方法确定的最优含水量和最大干密度参数是不适用于膨胀土路堤填筑压实的问题，其技术要点在于S1、取无大于5cm土块的膨胀土，同时，石灰要求III级以上生石灰，钙质生石灰有效CaO、MgO的含量应不底于70％；S2、以该膨胀土改良剂所欲改良的干膨胀土的总重量为100％计，掺加质量分数为3％的生石灰进行砂化，堆放室内风干3天，待其含水量降低至8‑10％，从而配置至少7个含水量不同的试验土样；S3、在试验土样中继续掺加质量分数为4％的消石灰，堆放3天后粉碎并过5mm筛后，再混合质量分数少于20％且粒径为5‑20mm的土团粒；S4、模拟实际施工填土粉碎水平，进行击实试验。

技术领域

本申请涉及土木工程技术领域，具体而言，涉及一种石灰改良膨胀土击实试验方法。

背景技术

膨胀土中含有亲水性矿物蒙脱土与伊利土，其具有显著的吸水膨胀、失水收缩并在外界干湿交替的环境中反复涨缩变形的特性，常造成工程结构物及路基产生严重破坏，因此需要改良膨胀土以降低胀缩性。

现在通常采用在膨胀土填料中掺石灰、水泥等方法处理，其改良的工作机理一般认为有：一是离子交换作用，即石灰中钙、镁离子置换土中钠、钾离子，或吸收作用，导致离子单位重量增加。膨胀土与石灰接触后，这一离子交换作用立即发生，使得胶体吸附层减薄，从而使粘土胶状颗粒发生凝聚，粘胶力的亲水性减弱，细颗粒产生絮凝和凝沉，形成较大的集力或积聚体。二是碳酸化作用，即石灰中Ca(OH)₂吸收CO₂形成质地坚固、水稳性好的CaCO₃晶体。这一结晶作用使得土的胶结得到加强，从而提高了石灰土的后期强度。试验表明，碳酸化学反应只有在水的条件下才能进行，在干燥的碳酸气作用于完全干燥的石灰粉末时，碳酸反应几乎停止，说明这种作用需用水。三是结晶作用，在石灰土中除了一部分Ca(OH)₂发生碳酸化反应外，另一部分则在石灰土中自行结晶,由于结晶作用，Ca(OH)₂胶状体逐渐变成晶体，这种晶体能互相作用与土结合成晶体，从而把土粒胶结成整体，提高了石灰土的水稳定性。四是灰结作用，即膨胀土加灰后，使土呈碱性，在碱性环境中石灰与土中的氧化铝逐渐硬结，即：火山灰作用——活性硅产品矿物在石灰的碱性激发作用下离解，并在水的参与下Ca(OH)₂反应生成含水的碳酸钙和铝酸钙。火山灰反应是在不断吸收水份的情况下逐渐形成的，因而其具有水硬性质。另外，石灰本身会产生消化反应，CaO生成Ca(OH)₂后体积增大近一倍，使土固结。

由于膨胀土一般具有较高的天然含水量，如按由传统的击实实验方法确定的最优含水量和最大干密度参数进行压实施工，往往存在两个问题，一是很难将膨胀土从高天然含水量降至最优含水量，二是即使降到了最优含水量，膨胀土也很难压实达到下路堤的压实度要求。我国现行的公路路基施工技术规范(JTG-2006)指出，可按当地土质试验结果采用比一般土路堤的压实度标准降低1％～5％进行膨胀土路堤的填筑压实施工。实践表明，即使按规范降低压实度标准1％～5％，由于膨胀土在最优含水量时往往处于十分坚硬的状态，依然很难压实达到要求。因此，膨胀土常被废弃而采用换填土填筑，或采用化学改良方法(如掺石灰、水泥等外掺剂)进行处治，这就加重了公路建设区对自然环境的破坏。这也说明，常规击实试验方法确定的最优含水量和最大干密度参数是不大适于膨胀土路堤填筑压实的。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种石灰改良膨胀土击实试验方法，以解决相关技术中击实试验方法确定的最优含水量和最大干密度参数是不适用于膨胀土路堤填筑压实的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种石灰改良膨胀土击实试验方法，包括以下步骤：

S1、取土坑中粘性大、呈团块状的膨胀土用机械粉碎，经反复多次翻拌，达到无大于5cm的土块，同时，石灰要求III级以上生石灰，钙质生石灰有效CaO、MgO的含量应不底于70％；