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2021
11-17
石灰-紅黏土互損行為與偏高嶺土減損機制
紅黏土成團現(xiàn)象突出，導致石灰處治紅黏土時難以拌和均勻;同時，紅黏土呈弱酸性，石灰與黏土會發(fā)生互損作用，最終影響處治效果。首先，從水分子與黏土礦物的電荷分布特征角度，解釋了紅黏土呈弱酸性的原因;然后，通過酸、堿溶液浸泡石灰處治紅黏土，模擬石灰-紅黏土的互損行為;最后，提出應用偏高嶺土抑制*石灰-紅黏土”"互損的方法。為此，選擇兩種團粒尺寸的紅黏土，摻入不同比例的偏高嶺土和石灰，并評價其無側限抗壓強度。結果表明，與僅用石灰處治的紅黏土相比，摻入偏高嶺土過多或過少都不利于其強度提高，摻量為5%效果最佳，驗證了偏高嶺土抑制*石灰-紅黏土"互損行為的可行性。偏高嶺土與石灰快速反應，不僅生成了以離子鍵結合的硅、鋁酸膠結物，還生成了以共價鍵結合的網狀膠結物，而且后者具有明顯的抗酸侵蝕能力，從而解釋了偏高嶺土能夠減少石灰-紅黏土互損的內在原因。
偏高嶺土協(xié)同石灰鈍化紅黏土水敏性的機制
紅黏土水敏性強，添加石灰等堿性材料處治后，能獲得即刻的改良效果，但由于紅黏土呈弱酸性，石灰改良后其長期性能會衰減。為提高石灰穩(wěn)定紅黏土（簡稱La+L)的長期性能，添加偏高嶺土（4%)協(xié)同石灰（5%）穩(wěn)定紅黏土(簡稱La+L+MK)，改善其水敏性和酸-堿互損作用。制備8種初始含水率的壓實試樣（初始孔隙比相同)，養(yǎng)護到預定時間后開展無側限抗壓強度試驗，同時，測定試樣的鈣離子濃度、電導率和pH值。結果表明:初始含水率為26%左右時，改良土的無側限抗壓強度最高，初始含水率偏高或偏低都不利于改良土的強度增長。究其原因，試樣偏干時，缺少水分，石灰水化不充分，不能形成游離態(tài)鈣離子，無法進行火山灰反應，顆粒之間無法形成膠結;試樣偏濕時，火山灰反應形成的膠結強度不及過量水分引起的基質吸力喪失量。試樣的鈣離子濃度和電導率變化規(guī)律，證實了以上原因解釋的猜想。當然，添加偏高嶺土后，能夠顯著改善偏濕狀態(tài)下的石灰土強度。即使浸水飽和后，相對石灰改良土，也能夠保持較高的強度，充分證明偏高嶺土能夠有效降低石灰土水敏性，提高其耐久性。
處治紅黏土團粒的表層硬化與粒間膠結效應
紅黏土易成團，難以打散，用石灰等處治時，實際附著于團粒表面，造成內外混合不均勻。以兩種團粒尺寸分布的紅黏土(D.m =5.0 mm和D...=0.5 mm)為研究對象，開展收縮、壓縮和直接剪切等水-力特性試驗，評價處治紅黏土團粒表層的硬化與粒間膠結效應。研究表明，黏土的團粒尺寸、含水率和處治方式顯著影響處治效果。與僅用石灰處治方式相比，偏高嶺土-石灰聯(lián)合處治的方式更好，其壓縮性降低、黏聚力提高且收縮性減少;不過，紅黏土的團粒尺寸大小也會影響處治效果，團粒尺寸大者的水-力性能改善效果不如尺寸小者。由此推測，經過處治后，紅黏土團粒表層形成了“硬殼”，提高了團粒的抗壓縮能力和表面粗糙度;團粒之間形成了膠結，抑制了其收縮行為，而且提高了黏聚力;但當團粒尺寸變大后，偏高嶺土-石灰處治的影響范圍局限于團粒表層，團粒尺寸效應削弱了偏高嶺土-石灰的處治效果。
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