西南地区红黏土填料改良试验研究

黄松涛 崔俊

摘要：通过大量室内试验对红黏土填料的改良试验进行研究，分析了不同改良方法下红黏土的工程性质，验证适合红黏土的改良方法，得出以下结论：（1）当工期较紧迫且阴雨天气较多时，红黏土地基改良建议采用掺灰法，为了保证掺灰改良后红黏土地基的水稳定性，掺灰量不得低于4%；（2）当晴朗天气较多且工期较长时，可采用预浸法进行处理。采用预浸法改良，红黏土的抗剪强度和内摩擦角都有很大的提高。

关键词：红黏土填料；改良；工程特性

红黏土是指出露地表的碳酸盐系岩石经过风化作用后而形成的一种高塑性粘土，因其富含铁的氧化物而呈褐红色或棕红色，故得名红粘土。其在我国尤其是西南地区分布十分广泛，具有易破碎、强度低、水稳性差、易崩解等特点。采用红黏土填料的公路工程大量存在因路基沉陷而导致的破坏。因此，如何科学合理的利用红黏土填料解决公路填方问题便成为工程及学术界的热点。本文以川西北地区红黏土为路基填料样本，对其改良后工程特性进行测试。

1 西南地区红黏土基本物理力学性质试验研究

试验土样取土深度均为红黏土表层以下0～0.5m。从现场及所取土样可以看出，红黏土试验天然状态下呈砖红色，坚硬状态，碎屑状，以手指碾压即破碎。

室内试验测试结果显示：天然状态下红黏土平均含水量为13.85%，干密度为1.629g/cm3，塑性指数为17.9，为低液限粘土。最优含水量为10.72%，最大干密度为2.104g/cm3，与现场天然含水率平均值（13.85%）很接近，说明现场施工时压实机械可以正常碾压，即压实土体可以达到规范要求的压实度。红黏土的平均压缩系数为0.283MPa-1，压缩模量为5.93 MPa，属于中压缩性土。抗剪强度指标为：为8.5kPa，为28.6°。CBR值为0.28，膨胀量为4.28%，将素土试样浸于水中10分钟左右即全部崩解，丧失强度，由此可见红黏土填料水稳定性较差，遇水易崩解，不能直接用于路基填筑，必须采取改良措施。

2 西南地区红黏土改良试验研究

红黏土地基处治的关键问题在于如何有效的降低其崩解性，且同时具有一定的强度和稳定性，使之满足设计要求。根据前人的研究成果及红黏土基本物理力学性质测试结果，对西南地区红黏土决定采用掺灰法和预浸法进行处治。为了研究不同掺入比的红黏土改良土的物理力学特性，进行了大量的室内试验研究。包括改良土的击实试验、无侧限抗压强度试验、水稳定性和耐久性试验研究等。

2.1 掺灰法

掺灰法外加剂采用工程常用掺料水泥或石灰，考虑到石灰现场施工过程中对环境的影响，故外加剂选用水泥。

1、击实试验结果及分析

本试验采用轻型击实方法对改良土进行击实试验，试验结果见表1所示，击实试验的含水量与干密度关系曲线见图1所示。

从改良土的击实试验结果中，可以看出：

（1）从击实曲线来看，水泥改良土的击实曲线均有随着外加剂掺量的增大而变缓的趋势，这说明水泥掺量越高改良之后的红黏土含水量变化范围越宽。

（2）从最佳含水量来看，掺入水泥之后，最佳含水量增大，而拌和物本身的含水量减小，更有利于击实，达到了改良的效果。

（3）从最大干密度来看，掺入水泥之后，最大干密度减小。且随着外加剂掺量的增大，最大干密度有减小趋势。

2、无侧限抗压强度试验结果及分析

试样的土体含水量采取水泥改良之后土体的最优含水率。在红黏土中分别掺入土粒质量百分比为3%、4%、5%的水泥，并按比例组数制备试验所需试样并测定试样不同龄期（3d、7d）的无侧限抗压强度。试验结果见表2所示。

从试件破坏形态上看，属于脆性破坏，均形成45度角斜裂缝，水泥改良红黏土养护14d后强度最高可达1025kPa。这说明，红黏土掺入水泥过后，强度得到显著提高。

3、崩解试验

将水泥改良红黏土试件养护14天之后浸水进行崩解试验，由试验过程可知：

① 水泥掺量为3%的改良土试件泡水2h之后，个别试件有少量脱落现象；1dn之后局部崩解；2d后试件表面有裂痕，崩解加剧；7d后试件崩解严重，试件直径明显减小；14d后彻底崩解。

② 水泥掺量为4%的改良土试件1d之后个别试件表面开始冒泡并有少量脱落现象；2d之后试件下部开始出现轻微崩解现象；7d后之后崩解现象未见加剧，崩解状态变化不大；第14天后崩解状态依然未变。

③ 水泥掺量为5%的改良土试件2d之后由于试件表面有松散浮土而出现冒泡现象，但未见崩解；14d后试件依然保持完整。

由此可以看出红层改良土试件经较长时间浸泡后，其崩落散解现象大幅度降低，但红层土掺灰含量小于4%时，仍会出现崩解现象。当掺灰量在4%以上时，可完全解决红黏土的崩解问题。

2.2预浸法

红黏土具有崩解性的最主要外因就是水的出现。当红黏土地基中浸入水后，红黏土地基即会发生崩解，进而结构破坏，引起较大的地基沉降变形。如若使具有崩解性的红黏土地基提前发生崩解并压实，则会消除崩解性。

为此，对红黏土试件进行预浸处理，并通过对不同含水率下的击实试件进行直剪试验，观察期粘聚力和内摩擦角与含水率的关系，以判断预浸法对红黏土改良的适用性，试验结果见表3所示。

從表3数据可以看出，红黏土预浸后强度和内摩擦角都有所提高，粘聚力随着含水率的下降开始上升，到达含水率为11%时，又开始下降；内摩擦角初始随着含水率的下降稍有减小，到达含水率为8%时又开始上升，这说明对于红黏土这种水稳性很差的土采取预浸法改良是具有一定效果的。

3 小结

本节通过大量的室内试验，验证适合红黏土的改良方法，得出以下结论：

当工期较紧迫且阴雨天气较多时，红黏土地基改良建议采用掺灰法，为了保证掺灰改良后红黏土地基的水稳定性，掺灰量不得低于4%；

（2）当晴朗天气较多且工期较长时，可采用预浸法进行处理。采用预浸法改良，红黏土的抗剪强度和内摩擦角都有很大的提高。

参考文献：

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作者简介：

黄松涛，男，本科，1967年6月生，主要从事水泥工程建设。

通讯作者：张玲玲。