李文祥1，陈东2，张宏2
1.云南省昭通市高速公路投资发展有限责任公司 云南 昭通 657300；2.云南交通职业技术学院 云南 昆明 650500
[摘要] 在膨胀土中分别掺加石灰和石屑、粉煤灰和石屑、石屑进行改良，无侧限抗压强度值均有大幅度的提升，石灰和石屑复合改良方法的效果优于粉煤灰和石屑复合改良方法，且两者远比石屑单一改良方法的效果好。
[关键词] 膨胀土；复合改良；无侧限抗压强度；无机材料
[中图分类号] U416.167 [文献标识码] A [文章编号]
本文的研究思路如下：(1)以石灰+石屑、粉煤灰+石屑、石屑等三种材料作为膨胀土的改良材料，并且确定这三种改良材料的掺加量；(2)通过无侧限抗压强度试验，分析改良材料的掺加量对膨胀土的无侧限抗压强度值的影响规律。
1试验材料与试验方案
1.1试验材料
试验所用的膨胀土取土深度为1.5～2.5 m，新鲜土样呈黄褐色夹灰白色，手摸感到有很细的砂粒，可见蜡状光泽，其物理力学指标见表1，筛分结果见表2。
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试验用石灰颜色为白色，消解后测定其化学成分为：CaO含量75.0%，MgO含量7.1%，未消解残渣2.5%，为III级钙质石灰。试验用粉煤灰为外购F类低钙粉煤灰，其主要成分为SiO2，含量为47%。石屑为石灰石机制石屑，来自公路沿线碎石砂石场。
1.2试验方案
改良材料掺量是指改良材料的干质量与膨胀土样干质量之比。石屑掺量为：0%、5%、10%、15%、20%。石灰+石屑复合材料中，石灰的掺量为0%、2%、4%、6%、8%，石屑的掺量为0%、3%、6%、9%、12%。粉煤灰+石屑复合材料中，粉煤灰、石屑掺量与石灰+石屑相同。
先将膨胀土风干至易碾散为止，将碾散的膨胀土土样过10 mm的标准土壤筛，并测定膨胀土的风干含水率。首先进行重型标准击实试验，得到不同改良材料掺量下的最佳含水率和最大干密度，然后以各掺量下的最佳含水率和最大干密度控制制备无侧限抗压强度试验的试样，击实成型试件干密度为1.50 g.cm-3，即压实度为90%。
上述所有无侧限抗压强度试验土样的最佳含水率均取为18%，相应的干密度均取为1.50 g.cm-3。在试验过程中，土样试件应保持含水率基本不变。
试样采用静压法制备，试件土样为圆柱形，其高度与直径比值为2.5，直径为40 mm，高度为100 mm，标准养护7 d。采用应变式无侧限抗压强度仪，应变速率控制1%～3%/min，试验在8～20 min内完成。每个土样做3组平行试验，取试验结果满足精度要求的3组试验的平均值。
2试验结果与分析
2.1石灰石屑掺加量对膨胀土无侧限抗压强度的影响
石灰+石屑改良膨胀土的无侧限抗压强度试验结果见表3，石灰石屑复合改良能显著提高膨胀土的无侧限抗压强度值，随着改良材料掺加量的增加，膨胀土的无侧限抗压强度值显著增大，当改良材料超过15%时，膨胀土的无侧限抗压强度值的增加幅度减小，因而石灰石屑复合改良材料的最佳掺量可确定为15%，其中石灰、石屑掺量分别为6%和9%。
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2.2粉煤灰石屑掺加量对膨胀土无侧限抗压强度的影响
粉煤灰和石屑改良膨胀土的无侧限抗压强度试验结果见表4，粉煤灰石屑复合改良同样能够显著提高膨胀土的无侧限抗压强度值。随着改良材料掺加量的增加，膨胀土的无侧限抗压强度值显著增大，当改良材料超过15%时，膨胀土的无侧限抗压强度值增加幅度减小，因而粉煤灰石屑复合改良材料的最佳掺量同样可确定为15%，其中粉煤灰、石屑掺量分别为6%和9%。
对比表3、表4中的试验结果发现，石灰石屑对膨胀土的改良效果优于粉煤灰石屑对膨胀土的改良效果。
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2.3石屑掺加量对膨胀土无侧限抗压强度的影响
石屑改良膨胀土无侧限抗压强度的试验结果见表5，石屑的最佳掺量可确定为15%。
对比表3、表4、表5中的试验结果，石屑改良膨胀土的无侧限抗压强度值小于石灰石屑、粉煤灰石屑复合改良膨胀土的改良效果。
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2.4混合料施工最佳含水率
试验试件的制备是在击实试验确定的最佳含水率条件下，按预定的干密度压实成型。这种方法没有充分考虑初始含水率对膨胀土改性土后期强度的影响，使得其强度优势未能得到充分发挥。
(1)自然养生条件下的试验结果
以15 %石灰+石屑改良膨胀土制作试件，击实试验确定的混合料最佳含水率为18 %，对2组平行击实成型试件（干密度为1.50 g.cm-3，即压实度为90%），在自然温度下保湿养生一个月，测定其无侧限抗压强度。试验结果平均值见表6。
自然气温条件下保湿养生一月龄期后，石灰+石屑改良膨胀土的无侧限抗压强度峰值点对应的含水率为21 %，较击实曲线所得到的最佳含水率18 %大3 %。
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(2)标准养生条件下的试验结果
将15%石灰+石屑改良膨胀土，按90%的压实度即干密度为1.50 g.cm-3制作2组平行试件，在标准养生条件下养生6 d，浸泡1 d，然后测定其无侧限抗压强度。2组平行试件的试验结果平均值见表7。标准养生条件下，无侧限抗压强度峰值点对应的含水率同样为21%，较击实曲线所得到的最佳含水率18%大3 %，与自然气温条件下保湿养生的试验结果相同。
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通过无侧限抗压强度试验得到的最佳含水率比击实试验大3%左右并且经过一定龄期养生的石灰石屑复合改性膨胀土具有更大的强度值。
3结论
(1)采用石屑对路基膨胀土进行改良，能有效提高膨胀土的无侧限抗压强度值，石屑的最佳掺量可确定为15%。采用石灰与石屑、或粉煤灰与石屑对膨胀土进行复合改良，可减少石灰或粉煤灰的用量。
(2)采用石灰和石屑、粉煤灰和石屑复合改良方法，能显著提高膨胀土的无侧限抗压强度值，并且明显大于采用石屑单一方法改良膨胀土的无侧限抗压强度值。试验结果表明，无机材料复合改良方法更有利于提高膨胀土的无侧限抗压强度。
参考文献：
[1]刘林，刘坤岩. 膨胀土改良机理及改良剂对比试验研究[J]. 公路工程，2011，36(1)：142-144.