桂林电子科技大学建筑与交通工程学院 广西桂林 541010
摘要：膨胀土是具有特殊工程性质的特殊土之一，在我国许多省份地区均有分布。由于膨胀土的不良特性，往往会对工程带来巨大的安全隐患和经济损失，因此改良膨胀土一直以来是人们研究探讨的重点问题。本文简述了膨胀土的特征与危害，叙述了膨胀土改良的研究现状以及对膨胀土改良今后的发展进行展望。
关键词：膨胀土；膨胀土危害；研究现状
引言:
膨胀土一直以来是困扰人们工程建设的特殊土之一，素有“公路癌症”之称。人们对膨胀土的改良研究有着漫长的历史。欧美等发达国家早在20世纪先后颁布过许多有关膨胀土规范使用的条例。由于经济和技术等条件的限制，我国对膨胀土的研究始于20世纪末，相对于国外对于膨胀土的研究和改良技术仍有较大差距。相对于其他土体，膨胀土具有的特殊特性，容易造成建筑物开裂、倾斜，影响建筑物正常使用；容易造成路基局部开拱起，对实际工程存在较大危害。
1膨胀土的特征与危害
1.1膨胀土的特征
膨胀土是一种含有强亲水性矿物成分的特殊粘性土，在天然状态下，膨胀土呈有多种不同的颜色：黄色、黄褐色、灰色、黑色等，形状呈块状或者片状。膨胀土具有高塑性、多裂隙性、遇水膨胀、失水收缩、土体稳定性差等特征，最显著的特性就是由蒙脱石矿物成分决定的吸水胀缩性。通常情况下膨胀土表现出的表象特征是强度高、压缩性低，很容易被误认为工程地基的良好填充材料，但事实上膨胀土一旦与水接触，就会呈现出较大的吸水膨胀和失水收缩反复变形的特性，并由此产生裂隙性，土体强度降低，压缩性增大。由于膨胀土的这些不良特性，往往会对实际工程带来巨大的安全隐患和巨大的经济损失。
1.2膨胀土的危害
1.2.1膨胀土对建筑地基的危害
膨胀土在在天然状态下是非常坚硬的土体，压缩性低、强度高，看似非常适合用作于建筑物的地基，但由于膨胀土的吸水膨胀性、失水收缩性等特征，当土体含水量增加时，土体强度降低，压缩性增大，在上覆荷载以及自身自重作用下容易产生不均匀的膨胀与收缩，致使地基产生不均匀沉降，造成建筑物结构破坏，严重影响建筑物安全使用。
1.2.2膨胀土对道路的危害
膨胀土在我国分布极其广泛，在广西、云南、贵州等许多省份均有分布，尤其是以西南部地区分布极广。由于膨胀土含有大量的强亲水物质蒙脱石，因此膨胀土的胀缩性能主要受含水率因素的影响，当土体含水量增加，土体软化，裂隙的发育又导致土体整体性被破坏，从而造成路基局部破坏。我国西南地区降雨量充沛，加上我国西南部地区多山多丘陵地貌特征明显，严重制约了这些地区的交通道路的发展。
2膨胀土的改良研究现状
关于膨胀土改良的历史有着漫长的历程，从二十世纪初到二十一世纪都一直得到国内外专家研究重视。先继在苏联、美国、日本等多个发达国家都颁布过关于膨胀土规范性处理和使用有了特定的条例。我国首届有关于膨胀土工程特性研究的全国性学界会议于 1990 年在四川成都召开，讨论了我国当时的膨胀土的研究进展和处理手段等问题，为随后的膨胀土特性改良方向指明了道路。基于膨胀土的不良特性容易给实际工程带来巨大的安全隐患并带来一定的经济损失，许多国内外的学者们对改良膨胀土做出了大量的研究，并取得了卓越的研究成果，研究发现表明，水泥、石灰和粉煤灰等材料对膨胀土的改良均有一定的效果。
2.1水泥改良膨胀土
水泥是最常见用于改良膨胀土的材料之一。膨胀土掺入水泥，一方面水泥中的硅酸盐与膨胀土颗粒发生凝固反应，形成胶结物使土体形成一个整体的水化水泥骨架，有效约束了原本土体中的离散土粒，减小膨胀土的膨胀率，有效制约土体发生变形。另一方面，水泥能与土体中的水发生水解及水化反应，与土体发生离子交换作用，从而提高膨胀土强度。
2.2石灰改良膨胀土
石灰由于原料易得、价格便宜，也常被用于膨胀土的改良。在相同的上覆荷载作用下，石灰的含量对膨胀土的膨胀率有显著影响，石灰含量越多，膨胀土的膨胀率越低。石灰是一种无机胶结材料，由于其既可以空气中硬化也能在水中硬化的特性，与膨胀土粒子发生离子交换、胶结、硬化等作用，能够有效降低土体中的含水率，使膨胀土的塑性提高，并形成强胶结物质，降低膨胀土的膨胀性。但当石灰含量高于6%之后，即使石灰含量再继续增加，对膨胀土的膨胀率减小再无显著效果。
2.3粉煤灰改良膨胀土
粉煤灰是工业尾气排放所收集的固体颗粒工业废料，是一种有效改良膨胀土的添加剂。粉煤灰改良膨胀土的机理与石灰的机理比较相似，膨胀土中掺入少量粉煤灰，由于发生离子交换和凝结硬化反应，可降低膨胀土的胀缩性并对膨胀土强度有一定的提高。相对于水泥和石灰，粉煤灰对降低膨胀土膨胀率的效果不是很大，效果远不如前两者，但由于粉煤灰对大气污染危害极大，用粉煤灰改良膨胀土既可以减少空气污染，又可以进行废料利用，因而粉煤灰作为添加剂改良膨胀土也非常普遍。
3膨胀土改良的发展趋势
虽然我们在膨胀土改良研究方面目前取得了长足的进步，但是由于膨胀土复杂的力学性质，我们还没有从根本上解决膨胀土带来的危害。尽管上述材料对膨胀性土改良有一定效果，但长期的地下水上升和下降使得改良后的膨胀土长时间反复经受干湿循环作用。干湿循环作用会重新让改良膨胀土的土体结构发生破坏，引起土体开裂，使土体滑移和变得松散。而以水泥改良技术为代表的传统化学改良膨胀土技术很少会考虑到改良膨胀土的干湿循环效应，因而如何有效改良膨胀土在干湿循环作用下的改良会是未来研究的重要方向。
4结语
膨胀土天然状态下强度高，压缩性低，但遇水土体极易发生土体变形，对人们的工程建设存在着巨大安全隐患的影响。我国许多地区有着大量膨胀土分布，西南部地区尤为突出，严重制约了这些地区的交通道路的发展，尽管人们对膨胀土的改良取得了不错的成就，通过掺入水泥、石灰等材料能够有效改良膨胀土的胀缩性能，但在水的干湿循环作用下，改良后的膨胀土仍极易发生胀缩开裂，还没有从根本上解决膨胀土带来的危害，因此对于膨胀土的改良仍任重而道远，仍需我们继续深入研究。
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作者简介：
陈东尧(1998-3)，男，汉，广东茂名人，广西桂林电子科技大学建筑与交通工程学院本科生，主要研究方向：土木工程。