石灰和水泥改良湿陷性黄土路用性能试验研究

王 勇

甘肃公航旅定临高速公路管理有限公司（743000）

0 引言

湿陷性黄土是一种不良地质土，主要分布在我国西北和华北等地区，具有结构疏松、孔隙率大、遇水结构会迅速破坏，在自重或外力作用下产生较大沉降且强度迅速降低等特点[1]。

目前，为改善湿陷性黄土的不良性质，学者们进行了一系列试验研究和理论分析。 杜林强、李春霞等[2-3]对湿陷性黄土的地质特性进行了分析，并提出湿陷性黄土公路路基处理方法；周建基等[4]研究了石灰对湿陷性黄土性能的影响，发现随着石灰掺量增大，湿陷性黄土的压缩系数和湿陷系数呈先减后增趋势，且石灰掺量为7%时，压缩系数和湿陷系数降到最低。 张小辉等[5]提出静压托换桩加固湿陷性黄土地基的方法，发现该方法可以有效改善地基受力状况，遏制地基不均匀沉降。

从研究现状可以看出，大多数研究仅使用一种改良剂对湿陷性黄土的性能进行改良，没有深入对比分析不同改良剂的改良效果。因此，文章以石灰、石灰-水泥和水泥作为湿陷性黄土的改良剂，分析不同掺量的三种改良剂对湿陷性黄土性能的影响，为湿陷性黄土的实际工程应用提供参考。

1 原材料

试验用水泥采用赛马牌普通硅酸盐水泥；石灰产自山东恒旺环保公司；湿陷性黄土取自定西至临洮高速公路段，其颗粒组成见表1。 文章共选取12个试验配合比，其中，石灰改良剂、石灰-水泥（二者质量比为1∶1） 改良剂和水泥改良剂的掺量分别为4%、5%、6%和7%。

2 结果与分析

2.1 击实试验

对5 组不同改良剂掺量、 不同配合比的试样进行击实试验。 击实完毕后，称取土和试筒的总质量，计算湿密度。 取试件中具有代表性的土样烘干并测定其含水率，计算最大干密度，计算结果见表2。

表1 湿陷性黄土颗粒组成（mm）

表2 不同配比改良土的最大干密度和最优含水率

由表2 可知，随着改良剂掺量的增加，改良土的最大干密度增大，最优含水率也呈增长趋势。当改良剂掺量为7%时， 改良土的最大干密度和最优含水率均达到最大值，分别为1.67 g/cm3和16.0%。

2.2 膨胀量试验

将成型的试样安置在水槽内， 安装百分表并读取初始读数。 向水槽内注水，使水浸没试件顶面30 mm，浸水96 h 再读取百分表示数。 膨胀量试验结果见表3。

表3 不同配比改良土的膨胀量试验结果

由表3 可知，即使掺入改良剂，浸水96 h 后，改良土依旧表现出一定的湿陷性，故其膨胀量均为负值。 随着改良剂掺量的增大，试件的膨胀量在逐渐减小。 就改良效果而言，水泥改良剂最优，石灰-水泥改良剂次之，石灰改良剂最差。 当改良剂掺量为4%及以上时， 所有试样的试验结果均小于胀缩量限值（0.7%），满足高速公路和一级公路路基的填筑要求。

2.3 CBR 试验

试验对4%、5%、6%和7%改良剂掺量的石灰改良土、 石灰-水泥改良土、 水泥改良土进行CBR试验，试验结果如图1 所示。 由图可知，改良土的CBR 值均随着改良剂的增加而增大，且水泥改良土的CBR 值增长最快， 石灰-水泥改良土的CBR 值次之，石灰改良土的CBR 值最小。 当改良剂掺量超过6%时，改良土的CBR 值增长速度减缓。 因此，在满足路基路用性能的条件下，改良剂的掺量不宜大于6%。当改良剂掺量为4%时，其CBR 值均大于规范限值（8%），满足高速公路和一级公路路基的填筑要求。

图1 CBR 试验结果

3 结论

文章采用石灰和水泥作为改良剂，对不同改良剂掺量的湿陷性黄土分别进行击实试验、膨胀量试验和CBR 试验，并得到如下结论。

1）随着改良剂掺量的增加，改良土的最大干密度和最佳含水量均呈增长趋势。

2）膨胀量试验结果表明，随着改良剂掺量的增加，改良土的膨胀量均呈减小趋势；当改良剂掺量为4%及以上时， 改良土的胀缩量均小于规范限值（0.7%）， 满足高速公路和一级公路路基的填筑要求。 从改良效果评价，水泥改良剂最优，石灰-水泥改良剂次之，石灰改良剂最差。

3）随着改良剂掺量增大，改良土CBR 值呈增长趋势。 当水泥掺量大于6%时，改良土CBR 值增长不明显。 因此，在满足路基路用性能的条件下，建议改良剂的掺量不宜大于6%。