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山东大学学报 (工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (1): 83-90.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.366

• 土木工程 • 上一篇    下一篇

黄泛区湖淤积高液限黏土的改性研究

祝学勇1,2(),刘海威3,马晓燕4,邢庆涛2,林孝群5,满铁强5   

  1. 1. 山东大学土建与水利学院，山东 济南 250061
    2. 山东省交通科学研究院，山东 济南 250104M
    3. 山东平安工程质量检测有限公司，山东 烟台 265500
    4. 山东省交通运输厅公路局，山东 济南 250002
    5. 中铁建大桥局集团第三工程有限公司，辽宁 沈阳 110000
  • 收稿日期:2017-08-03 出版日期:2019-02-20 发布日期:2019-03-01
  • 作者简介:祝学勇(1990—)，男，山东临沂人，硕士研究生，主要研究方向为高速公路路基. E-mail：717703441@163.com

Study on modification of lake deposition high liquid limit clay in the Yellow River flood area

Xueyong ZHU1,2(),Haiwei LIU3,Xiaoyan MA4,Qingtao XING2,Xiaoqun LIN5,Tieqiang MAN5   

  1. 1. School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China
    2. Shandong Transportation Institute, Jinan 250104, Shandong, China
    3. Shandong Ping′an Engineering Quality Inspection Co., Ltd, Yantai 265500, Shandong, China
    4. Road Bureau, Shandong Provincial Department of Transport, Jinan 250002, Shandong, China
    5. The Third Engineering Co., Ltd, China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group, Shenyang 110000, Liaoning, China
  • Received:2017-08-03 Online:2019-02-20 Published:2019-03-01

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3

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425

摘要：

在黄泛区高液限黏土中添加不同剂量的石灰、粉煤灰和石灰粉煤灰,通过液塑限试验探究材料液限、塑性指数随时间变化的规律,确定最优的改性剂量与效果。试验表明:黄泛区高液限黏土主要矿物含量为伊利石、蒙脱石及高岭石,亲水性好,液限在50%左右;具有膨胀性、易泡散、水稳定性差等缺点,浸水4 d的承载比(CBR)低于3%;二灰土中石灰外掺4%、石灰与粉煤灰配合比3:9均可降低材料的亲水性、膨胀性,提高水稳定性,在88%压实度下改性土4 d浸水CBR能达8%,满足路床区填料要求。

关键词: 黄泛区, 高液限黏土, 蒙脱石, 膨胀性, CBR

Abstract:

By adding different dosages of lime, fly ash and lime fly ash to the high liquid limit clay in areas formerly flooded by the Yellow River, the liquid-plastic limit test was conducted to investigate the law of material liquid limit and plastic index changing with the number of days, thereby determining the optimal modification dose and effect. The test showed that the main mineral content of high liquid limit soil in areas formerly flooded by the Yellow River was illite, montmorillonite and kaolinite, which had good hydrophily and a liquid limit of about 50%. It had expansibility, easy foaming nature, and poor water stability, with a bearing ratio (CBR) value of less than 3% after 4 d of water immersion; the addition of 4% lime and the 3:9 ratio of lime powder and coal ash in lime-fly ash soil could reduce the hydrophily and expansibility of the material, and improved water stability. The modified soil's CBR reached 8% under the 88% compaction rate after 4 d of water immersion, which met the filling requirements of roadbed area.

Key words: areas formerly flooded by the Yellow River, high liquid limit clay, montmorillonite, expansibility, CBR

中图分类号: 

  • U419

表1

高液限黏土的矿物成分"

非黏土矿物质量分数/% 黏土矿物质量分数/%
总量 石英 长石 云母 方解石 白云石 角闪石 总量 蒙脱石 伊利石 高岭石 绿泥石
60 20 20 10 7 3 微 40 11.2 19.6 4 5.2

表2

高岭石、伊利石及蒙脱石的特点"

黏土矿物 高岭石 伊利石 蒙脱石
来源 蒙脱石脱硅及原生矿物脱去盐基 白云母、正长石等含钾量高的岩石脱钾 原生矿物脱去盐基;次生矿物脱钾
晶体类型 1:1 2:1 2:1
层间力 氢键力 静电力 范德华力
类质同像 无 特别发育 广泛发育
层间离子 无 K+ Na+、Ga2+
电荷来源 晶体侧边断键 Al3+置换Si4+ Fe2+、Fe3+、Mg2+置换Al3+
晶格刚性 大 大 小

表3

高液限黏土的颗粒组成"

%
土样编号 质量分数
>0.075 mm 0.075~0.05 mm 0.05~0.01 mm 0.01~0.005 mm 0.005~0.002 mm < 0.002 mm
1# 6.4 3.7 46.3 14.1 15.2 24.3
2# 5.8 2.1 29.0 15.0 19.4 28.7
3# 2.7 3.7 38.9 12.3 17.2 26.2

表4

高液限黏土的液塑限"

土样编号 液限/% 塑限/% 塑性指数
1# 45.4 21.9 23.5
2# 58.1 27.1 31.0
3# 47.7 23.4 24.3
红黏土[21] 58.8 30.8 28.0

表5

浸水4 d的CBR值"

含水率/
%		 压实度/
%		 吸水率/
%		 膨胀率/
%		 浸水CBR/
%
17 90 12.4 5.8 0.7
93 10.9 5.6 0.8
96 8.1 4.9 0.8
20 90 11.3 6.1 0.5
93 9.6 5.7 0.6
96 6.4 4.4 0.6
23 90 8.7 5.3 0.4
93 6.3 4.7 0.5

表6

不同石灰掺量石灰改性土的液限随时间的变化"

石灰与风干土质量比/% 素土液限 石灰改性土液限
1 d 2 d 3 d 4 d
2 58.5 52.9 54.4 50.0
3 58.1 56.0 48.8 51.0 46.2
4 55.7 47.8 48.5 45.9

表7

不同石灰掺量石灰改性土的塑性指数随时间的变化"

石灰与风干土质量比/% 素土塑性指数 石灰改性土塑性指数
1 d 2 d 3 d 4 d
2 30.1 29.7 27.8 27.4
3 31.0 28.9 28.2 26.7 26.6
4 27.4 27.1 25.7 26.2

图1

石灰改性土液限随时间的变化"

图2

石灰改性土塑性指数随时间的变化"

表8

不同土料不同粉煤灰掺量的液限随时间的变化"

粉煤灰与风干土的质量比/% 初始液限 粉煤灰改性土液限
2 d 3 d 4 d
10 56.1 55.8 59.1
15 58.1 57.8 56.5 58.9
20 53.7 55.3 57.8
25 57.2 56.9 56.9

表9

不同粉煤灰掺量的粉煤灰改性土塑性指数随时间的变化"

粉煤灰与风干土的质量比/% 素土塑性指数 粉煤灰改性土塑性指数
2 d 3 d 4 d
10 32.2 30.6 32.1
15 31.0 32.2 30.2 31.6
20 29.1 29.6 30.3
25 32.8 30.4 30.6

图3

粉煤灰改性土液限随时间的变化"

图4

粉煤灰改性土塑性指数随时间的变化"

表10

二灰土液限随时间的变化"

配比 石灰内掺量/% m(石灰): m(粉煤灰):m(土) 二灰内掺量/% 素土液限/% 二灰改性土液限
1 d 2 d 3 d 4 d 5 d
1 1 1.0:1.5:97.5 2.5 57.2 56.7 55.4 52.3 51.2
2 1 1.0:2.0:97.0 3.0 56.0 57.9 54.6 52.4 51.1
3 1 1.0:3.0:96.0 4.0 55.1 54.8 53.4 53.7 50.8
4 2 2.0:3.0:95.0 5.0 54.8 53.6 52.9 51.1 49.6
5 2 2.0:4.0:94.0 6.0 58.1 53.9 50.7 50.2 48.9 48.7
6 2 2.0:6.0:92.0 8.0 53.3 52.6 51.8 50.9 47.9
7 3 3.0:4.5:92.5 7.5 51.0 50.1 51.2 49.9 48.9
8 3 3.0:6.0:9.0 9.0 43.7 44.9 43.4 44.1 42.9
9 3 3.0:9.0:88.0 12.0 42.9 41.9 41.1 40.3 40.1

表11

二灰土塑性指数随时间的变化"

配比 石灰内掺量/% m(石灰): m(粉煤灰):m(土) 二灰内掺量/% 素土塑性指数 二灰改性土塑性指数
1 d 2 d 3 d 4 d 5 d
1 1 1.0:1.5:97.5 2.5 30.5 30.8 28.8 24.8 24.7
2 1 1.0:2.0:97.0 3.0 30.7 29.6 30.2 30.0 25.7
3 1 1.0:3.0:96.0 4.0 28.2 29.2 30.1 28.7 28.2
4 2 2.0:3.0:95.0 5.0 25.2 25.6 25.7 22.4 21.5
5 2 2.0:4.0:94.0 6.0 31.0 27.4 26.1 23.9 24 24.6
6 2 2.0:6.0:92.0 8.0 27.1 24.4 22.2 21.6 20.4
7 3 3.0:4.5:92.5 7.5 21.2 22.2 21.2 20.2 20.8
8 3 3.0:6.0:9.0 9.0 21.8 21.2 20.2 21.2 20.8
9 3 3.0:9.0:88.0 12.0 20.5 19.9 18.2 18.9 16.7

图5

m(石灰):m(粉煤灰)为1:1.5的二灰改性土液限、塑性指数随时间的变化"

图6

m(石灰):m(粉煤灰)为1:2的二灰改性土液限、塑性指数随时间的变化"

图7

m(石灰):m(粉煤灰)为1:3的二灰改性土液限、塑性指数随时间的变化"

图8

石灰土与二灰改性土的CBR值"

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