浅谈膨胀土的承载比试验探索

白太君

中交一公局第四工程有限公司，广西南宁 530000

膨胀土是一种可塑性很强的土质，很容易受到环境湿热变化的影响。在自然状态下，膨胀土多是处于一种坚硬状态，呈现黄、褐等色，膨胀土具有吸水膨胀和失水缩短的属性，膨胀土很容易受到压力和含水量变化的一些外在因素的影响。当膨胀土的含水量稳定时，公路地基不会受到变形造成建筑的破坏，膨胀土的膨胀率也会受到压力变化的影响，当受到的压力越大时，膨胀率就会相对比较低。并不是膨胀土的强度越高，压缩性能就会越低，就属于性能比较好的地基。膨胀土的涨缩情况是不稳定的，很容易对公路造成很大的影响，只有对膨胀土进行改进，才能应用到公路工程施工中。要对膨胀土的承载比进行试验，从中探索出最为适宜的膨胀土比例，将其应用到公路工程的施工中。

1 有关膨胀土承载比的相关概念阐述

膨胀土是一种吸水会膨胀软化，失水会缩短开裂的粘性土，能够进行反复的变形，属于一种可塑性比较强的土壤，当土体的湿度提高时，体积膨大会发生一定的膨胀压力，当土体比较干涩时，体积会缩短出现裂痕，膨胀和缩短变形的过程都会受到环境的转变而不断产生，会使土质的强度衰减。在 《公路路基施工规范》 中，对膨胀土的处置也进行相关的规程，膨胀土主要是根据其液性和自由膨胀率进行断定，其中规定弱膨胀土能够直接应用到路基工程施工中，强膨胀土是不能应用的，而中性膨胀土可以经过改良之后应用，对于其含水量和承载比进行试验。对膨胀土的承载比实验是一种判定原料承载能力的实验方式，原料是否能够抵挡荷载压力而发生变形，利用一些碎石的承载能力来表示，承载比的试验主要是为了更好地了解路基的强度。在路基工程的施工过程中，要利用膨胀土作为路基填料，就需要了解膨胀土的承载比性质，是否适宜应用到路基施工中。当下对于膨胀土的改良主要是通过掺加白灰、水泥或者是粉煤灰等一些稳定剂，保证膨胀土的稳定性，在当前的路基工程施工过程中，石灰是改良膨胀土最为有效的一种方法，可以经过离子互换、凝聚等的化学作用加强膨胀土的强度和持久性。

2 膨胀土的危害

在当前我国社会经济快速成长的条件下，高速公路的修筑工程逐渐增多，膨胀土对于公路的风险和破坏比较多，逐渐引起各部门的高度关注，膨胀土路基变形问题也成为主要的技术难题。根据多年来的公路施工总结出膨胀土对于路基的损坏主要体现在：一是路基含水量的不均匀变化很容易受到季节性降水量变化的影响，会破坏路面的完整性；二是路面的质量控制不到位，路基在遇水之后会发生软化，承受巨车辆承载压力下会发生下沉，膨胀土本身是不容易被压实的，在重大的车辆荷载压力下，路基很容易产生开裂和沉陷。

3 膨胀土的承载比 （CBR） 试验

公路路基承载比是进行路基路面设计的主要参数之一，需要对其土质、含水量和压实度进行测试等，土基的施工质量也会影响到路面基层的质量，要检查土层的压实度，需要把持好的路基每一层的压实强度，膨胀土的涨缩性是浸水软化的规范特征，膨胀量受到稠度状态影响是比较大的，当土体达到一种高稠度形态时，膨胀土的回弹量也就会达到一个比较高的值，同时膨胀率就会比较大，那么土体一旦浸水之后，其强度也就会有所下降。

在对膨胀土进行试验的过程中，将膨胀土的特性根据自由膨胀率进行分类，其中弱或者是中等膨胀土的膨胀率在30%～74%之间。液限含水量在50%～ 70%之间，塑限含水量在30～40之间属于高液限和高塑性的粘土，根据膨胀土的相关特性，能够判定膨胀土的特征是，是否符合工程施工中的土质要求，在实际的施工过程中，需要对施工工艺实行合理设计，能够根据膨胀土的试验结果，确定施工中石灰的掺入量，能够充分确保施工质量，根据路基的实际承载性能，通过增加白灰对土质实行改建。

根据 《公路土工试验规程》 中的相关规定，膨胀土承载比的实验分为室内和现场之分，其中在进行测试的过程中，主要是对土质的液限、塑性指数和自由膨胀率来进行测量，弱膨胀土的应用主要满足含水量和承载比两个要求。首先对室内膨胀土进行试验，通过选用最佳含水量的土质进行测量，将室内膨胀土和石灰剂量为2%的石灰进行试验，膨胀土的浸水承载比在3%以下，而含2%的膨胀土承载比有所增长，超过了路基填筑的相关规范要求。通过试验，可以从中得出，石灰对于膨胀土的改良主要体现在剂量添加的多少，膨胀土的含水量增加，承载比就会有所下降。当膨胀土在浸水之后，土体会发生很大的变化，原有的土体结构就会被损坏，强度就会下降，所测得的CBR值就很小，当土体在浸水之后，其强度衰减更为迅速，当试件的干密度越大时，膨胀土的空隙度和含水量越小，土的膨胀潜能就会越大。

膨胀土的膨胀率与浸水CBR之间留存很好的负关联性，当膨胀率增进时，承载比值就会减少，当掺入白灰之后，承载比就会显著增长，有时甚至会达到原本的50倍以上，白灰土的承载比会随着膨胀率的增加而不断减小，在膨胀土研究中，膨胀率的下降，相应的承载比值就会提高。在膨胀土中加入一定量的白灰，膨胀土会与石灰之间产生一系列反响，就会从基础上改变原有土壤的性质，就会下降膨胀性，增高承载比，这也就充分证明白灰能够对膨胀土有很大的改良作用。对于膨胀土的模拟研究，需要在实际的现场工程施工过程中，将质量控制落到实处，需要充分考虑到膨胀土的压实性和强度特征，才可以有效控制膨胀土的承载比。

4 对膨胀土承载比的改良

4.1 进行换土操作

换土操作是膨胀土承载比改良的重要措施和方法，将原本的膨胀土挖除之后，换成一些砂砾土，对于土层的深度需要根据膨胀土的强弱进行笃定，如果强膨胀土的深度比较深，含水量不会受到外围环境的影响，这就也是临界深度。一些地区由于气象条件存在一定的差异，那么膨胀土的临界深度也就是不同的，换土的深度也是需要根据实际情况进行分析和思考，地面降水量大会影响到土体的含水量深度。例如，强膨胀土深度为2m，中、弱膨胀土的深度为1～1.5m之间，需要在实际的操作中进行调查和分析。

4.2 改变膨胀土的承载比例

对于膨胀土的处置，还可以通过对原有膨胀土的性质进行改善，运用白灰、水泥或者是一些固化原料改变膨胀土的性质，能够有效增强膨胀土的强度，增长膨胀土的坚固性。白灰通过盐基交换和相互作用，形成一种新的矿物质，能够有效改善膨胀土的承载比例。在当前的路基施工过程中，化学改性处理成为当前应用比较广泛的一种方法，当在实际的施工过程中，不能进行换土处理或者是控制湿度的方式，就需要利用化学方式进行处理。白灰的优势比较多，能够消除膨胀土的胀缩性，提升膨胀土的强度，还具有较高的承载力和抗剪强度，在地基的施工中应用广泛。而由于石灰资源充足，成本相对比较低，对膨胀土的改善作用好，能够有效提升公路工程结构。

4.3 控制膨胀土的湿度

对于膨胀土的湿度控制，可以通过控制膨胀土的含水量变化来控制膨胀土造成的地基变形，能够减少路基的含水量受外界天气的影响，在实际施工过程中，需要采取一定的措施进行控制。在一般的路基工程施工过程中，都是采用膨胀土预湿法使膨胀土内部的湿度保持平衡。膨胀土发生膨胀或者是收缩的过程，也是膨胀土与水发生一种物理化学反应的过程，只有膨胀土内的水分能够保持不变，膨胀的变化过程也是有限的，对于路基的损坏性也就不大，利用CBR进行测试，主要针对的是粘性土，在很大程度上适宜于哪种膨胀土还需要进行分析，因此，CBR的试验测试是十分重要的，需要对测试的结果进行更加详细的规定，充分保证操作的规范性。在路基工程施工之前，需要充分做好对路基土壤承载力的测试，保证施工的稳定性和质量。

5 结语

综上所述，膨胀土路基填筑工程施工过程中，需要能够充分考虑膨胀土的压实性和胀缩性，对膨胀土的承载力进行测试，要能够充分保证路基的稳定性和土壤强度，根据路基膨胀土的强度进行实际工程施工，要能够保证路基的压实度，减少湿度的散失，控制好土壤湿度的稳定性，能够充分保证路基施工工程的有效实施。

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