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第32卷第9期
人に河
Vol 32. No. 9
2040年9月
ELLOW RIVER
水利水电工程
HEC固化剂加固膨胀土试验研究
贺立军,唐雪云
(.中国地质大学程学院,湖北武汉4.30074:2.深胡市华唐岩上技水咨询有限公司,深圳518040
摘要:通过不同条件下的膨胀性试验、剪切试验、无側眼抗压强度试验等对HEC改良膨胀土的工程性质进行了试验研
究。结果表明:HEC固化土的物理力学性质得到大幅度提高,膨胀土膨胀潜势基本消失;HFC可极大地提高土体的强
度,且随着固化剂含量的増加,其抗剪强度逐渐増大,无側限抗压强度也逐渐提高;HC固化土耐崩解性好,相同成型试
件条件下,HEC加固土的密实程度得到明显改善和提高
关键词:HEC固化剂;膨胀土;抗压强度;试验硏究
中图分类号:TU443
文献标识码
doi:10.3969/j.isn.1000-1379.2010.09.063
膨胀士是一种吸水膨胀软化、失水收缩开裂,具有较大胀480m/kg。HHC的M0含量小于7.0%,SO,含量小于
缩性的高塑性黏土。膨胀土的胀缩特性给程带来很多不利4.0%,初凝时问大于45min,终凝时间小于12h。试验所用
影响,尤其是水利I工.程边挖、边塌、边滑的现象比较普遍,因含膨胀土取自引丹灌区南干渠右岸滑坡段,击实试验最优含水率
水量増大引起士体强度降低遺成的滑坡以及土体开裂造成为23.0%,最大干密度为1.57g(cm,自由膨胀率约为75%,属中
的渗漏也较多,同时膨胀土胀缩可逆的特性也使土体极不稳等膨胀上,土壤分类为粉质黏土,土体基本物理性指标処表
定,给工程造成潜在危险1。笔者以HIFC为固化材料.以引丹
2试件制备与养拍
灌区膨胀土为供试土壤,探讨加固前后膨胀上力学强度、渗透性和
在制备土样时,按试验要求摻入不同量的固化剂,拌和均
膨胀性指标的变化规律,以期为膨胀土灾害洽理提供有凎参考。
匀,浸润不同龄期进行试验,分别获取最优含水量和最大于密
1试验方法
度,并按照最仳含水量制备试样。制样应在固化剂撒入土中后
3~4h完成,否财土料将被固化而不能使用。所有试样在室内
1.固化材料和试验用士
根据不同试验要求进行养护,到岭期后进行相关试验,其中饱
HFC是一种高强耐水固体粉末状水化类周化剂,属无机水
和快剪、饱和固结快剪和渗透试样经抽气饱和在水中养护,到
硬性胶凝材料,密度为2.80~2.90/cm3、比表面积为350
皊期后进行试验。
表1试验用士物理性指标
不同粒径粒含量/%
液限/%塑限/%塑性指数
自由
最优
最大干密度/
>0.0)50.05~0.005<0.005
<0.002
膨胀率/%
含水率/%
g
51.2
27.8
23.4
7.8
47.8
4
23.0
l.57
低交化喟显,HEC掺加量超过8%后,土体膨胀性虽然有所降
2试验结果及分析
低,但降低幅度很小,基本趋于稳定。与HEC掺加量为10%处
2.1膨胀试验
表2加固膨胀土膨胀性试验结果
取素土土样及HEC固化土样,在最优含水量状态下按照轻
无荷
有荷膨胀率/%
膨胀力/
型击实标准制件,将试样在室内自然养护10J后,在固结仪上
土样膨胀率/%12.5kPa25kPa50kPa
以12.5、25kPa和50kPa的上覆压力进行有荷膨胀率测试及无
素土
0.96
0.13
荷膨胀率测试。采用加荷平衡法进行膨胀力测定,试验结果见
8 HEC
表2
10%C HEC 1.2
0.22
0
可以看出,膨胀土经HEC固化处理后,膨胀性指标均大幅
下降,在10%HEC掺加量时,无荷膨胀率最低降至1.2%。25
kPa和50kPa荷载下有荷膨胀率已接近零。可见在经过HFC
收稿日期:2009-09-25
作者简介:贺立军(1976一),署,湖北黄网人,博士研究生,研究方向为岩土工程
处理后,膨胀土体的膨胀性显著降低,土体的膨胀潜势已基本
及岩土钻掘机具
消失。另外,HEC掺加量从6%增加到8%时,土体各项指标降
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人民黄河2010年第9期
興舸頤化土相比,HFC.加量为8%处理問化土的效果已经较衡,因此ア生应力集中,使土体沿着斥力超过吸力最大的面崩
为显著,肘于J程实际也较为经济、是该试验条件下的首选固落。原土压实土样放入清水后,有泡从土样中出,、上样
化剂掺入比。
表面出现细小裂纹并迅速扩大,有片状、粒状碎屑物从上样
2.2抗压强度试验
表面边缘崩落,土:样小范围内出现浑浊现象。崩解速度开始较
2.2.1掺量对抗压强度的影响
慢,接着进人较秾定的快速崩解阶段,慜个崩解过程都有气泡
分别掺加不同配比的HEC固化试样、养护28d的元側限产生,24h斤土体崩解成泥浆:改性土浸泡土样放入清水中无
抗压獯度试验结果见表3。可以看出,素膨胀土的强度仅为崩解现象发生、同一:样在60℃条件下烘干至恒重放入水中
0.337MPa,掺入少量HEC-化剂后,其强度明显提高。
24h后土样微细裂纹硝有扩大,无崩解现象发生整体稳定、可
表3不同配比试样28d的抗压强度
以用手拿起,5m筛上残余干土质は比为9.87%
无限强度/MPa
表4掺加8HEC固化土剪切试验
素膨胀土
0.337
龄期
剪切试验方法鼐聚力/パkPa内摩擦角/(°)
6%固化剂
8%固化剂
当天
门快
饱快
10%化剂
12%村化剂
包快
D66
臼快
4%間化剂
快
为了达到既能保证加固膨账士的质量,又能降低汇程造价
固快
自快
的用的,线性关系对固化土284强度一掺量作回归拟合,求
饱快
得其线性相关系数为0.974。由此可知,HEC的掺量与固化膨
饱快
0d
胀土的强度之存在着较好的线性关系。因此、施工中可根据
饱快
程要求的加固土强度,计算出需掺入的HEC固化剂含量。
包固快
53.0
2.2.2养护方式对国化土抗压强度的影响
2.5HEC对膨胀土微结构的影响
养扩方式是现场加固膨胀土推广应用的主要困难之一,施
试样风于后,用锯条将其切割成直径为5mm、高约2em的
过程中择良好的养护方式是提高施工质量的有效途径。柱体,然后用手掰断,取其较平整的断,用吸球把表面的扰动
取固化剂摻人比为8%,采取不词的养护方式制作试件,28d后颗粒去除,得到较完整且保持其原状特构的试样。在试样表面
测定其抗压强度,考察合理的IFC化土养护方式。采取的养喷镀层黄金膜后,即为扫描电的断画。由SEM观察多
护方式:①标准养护,温度为(20±2)℃,相对混度为90%,养扩
张显微照片,其中典型的SEM图像见图1、图2。
时间为28d;②将试件在水中浸泡3d,再进行标准养护;3将
可以看出,素膨胀土中黏土矿物呈近似层状堆积,土