稻壳灰改良盐渍土力学特性及抗冻性的研究_丑亚玲.pdf

文章编号:1 6 7 3-5 1 9 6(2 0 2 3)0 1-0 1 2 7-0 9稻壳灰改良盐渍土力学特性及抗冻性的研究丑亚玲*,韩航天(兰州理工大学 土木工程学院,甘肃 兰州 7 3 0 0 5 0)摘要:在西北季节冻土区广泛分布着盐渍土,其在空间分布上连续性差,工程性质极其不稳定;且浅层盐渍土受冻融作用的反复影响,其力学性质长期处于动态的变化之中,给工程设计与建设带来了极大的挑战.鉴于此,通过压缩试验及无侧限抗压强度试验,研究稻壳灰对盐渍土的改良效果.结果表明,稻壳灰可以显著地改善盐渍土的压缩特性,并提高其无侧限抗压强度,且改良土的压缩系数与抗压强度之间呈现出负相关的线性关系.随着掺灰量和养护龄期的增加,改良土的压缩系数不断减小,无侧限抗压强度呈现出不断增加的趋势,最大可增加4倍左右.以抗压强度损失率为指标对改良土的抗冻性进行了评价,发现改良土的抗冻性随着掺灰量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,且在1 5%的掺灰量时,其抗冻性效果最显著;相对而言,养护龄期对于改良土的抗冻性影响较小.关键词:盐渍土;稻壳灰;压缩试验;无侧限抗压强度试验;抗冻性中图分类号:TU 4 1 1 文献标志码:AE x p e r i m e n t a l s t u d yo nm e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n df r e e z i n gr e s i s t a n c eo f r i c eh u s ka s hi m p r o v e ds a l i n e s o i lCHOUY a-l i n g,HAN H a n g-t i a n(S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n g,L a n z h o uU n i v.o fT e c h.,L a n z h o u 7 3 0 0 5 0,C h i n a)A b s t r a c t:S a l i n es o i l i sw i d e l yd i s t r i b u t e d i nt h es e a s o n a l f r o z e ns o i l a r e ao fN o r t h w e s tC h i n a,w h i c hh a sp o o rc o n t i n u i t y i ns p a t i a ld i s t r i b u t i o na n de x t r e m e l yu n s t a b l ee n g i n e e r i n gp r o p e r t i e s.M o r e o v e r,t h em e-c h a n i c a l p r o p e r t i e so f s h a l l o ws a l i n es o i l a r e i nd y n a m i cc h a n g e s f o ra l o n gt i m ed u et ot h er e p e a t e d i n f l u-e n c eo f f r e e z i n ga n d t h a w i n g,w h i c hb r i n g sg r e a t c h a l l e n g e s t oe n g i n e e r i n gd e s i g na n dc o n s t r u c t i o n.I nv i e wo f t h i s,t h r o u g ht h ec o n s o l i d a t i o nc o m p r e s s i o nt e s t a n dt h eu n c o n f i n e dc o m p r e s s i v es t r e n g t ht e s t,t h e i m-p r o v e m e n t e f f e c to f r i c eh u s ka s ho nc h l o r i d es a l i n es o i lw a ss t u d i e d.T h er e s u l t ss h o wt h a t r i c eh u s ka s hc a ns i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h ec o m p r e s s i v ep r o p e r t i e so f s a l i n es o i l a n di n c r e a s e i t su n c o n f i n e dc o m p r e s s i v es t r e n g t h,a n dt h e r e i san e g a t i v el i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o m p r e s s i o nc o e f f i c i e n ta n dc o m p r e s s i v es t r e n g t ho f i m p r o v e ds o i l.W i t ht h e i n c r e a s eo f r i c eh u s ka s ha n dc u r i n ga g e,t h e c o m p r e s s i o nc o e f f i c i e n t o ft h e i m p r o v e ds a l i n es o i l c o n t i n u e s t od e c r e a s e,a n dt h eu n c o n f i n e dc o m p r e s s i v es t r e n g t hs h o w sa n i n c r e a s-i n gt r e n d,w h i c hc a nb ei n c r e a s e db ya b o u t4t i m e s.B yu s i n gt h el o s sr a t eo fu n c o n f i n e dc o m p r e s s i v es t r e n g t ha se v a l u a t i o nc r i t e r i a,t h ef r o s tr e s i s t a n c eo f t h e i m p r o v e ds o i lw a se v a l u a t e d.I tw a sf o u n dt h a tt h e f r o s t r e s i s t a n c eo f t h e i m p r o v e ds o i l i n c r e a s e f i r s t a n dt h e nd e c r e a s ew i t ht h e i n c r e a s eo f t h ea m o u n to fa s h,a n dt h ef r o s tr e s i s t a n c ee f f e c t i st h em o s ts i g n i f i c a n tw h e nt h ea m o u n to fa s hw a s1 5%.R e l a t i v e l ys p e a k i n g,t h ec u r i n ga g eh a s l i t t l ee f f e c to nt h e f r o s t r e s i s t a n c eo f t h e i m p r o v e ds a l i n es o i l.K e yw o r d s:s a l i n es o i l;r i c eh u s ka s h;c o n s o l i d a t i o nc o m p r e s s i o nt e s t;u n c o n f i n e dc o m p r e s s i v es t r e n g t ht e s t;f r o s t r e s i s t a n c e 盐渍土是自然地质形成过程中产生的一种具有 收稿日期:2 0 2 0-0 5-1 8 基金项目:国家自然科学基金(5 1 7 6 9 0 1 3)通讯作者:丑亚玲(1 9 7 6-),女,甘肃合水人,博士,教授,博导.E m a i l:c h o u y a l i n g l z b.a c.c n盐胀、溶陷、腐蚀等不良工程性质的地质体,是一种非连续性和不确定性的复杂结构体,其特殊的物理性质和力学行为一直是困扰岩土工程界的重大工程问题,对各类浅表层轻型结构(如工业民用建筑、水利、铁道、公路等工程)建设和工程运营起到了极大第4 9卷第1期2 0 2 3年2月兰 州 理 工 大 学 学 报J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g yV o l.4 9 N o.1F e b.2 0 2 3的破坏作用.盐渍土的研究最早服务于农业,主要偏向于盐渍土的农耕改良.本世纪以来,国内外学者对盐渍土的研究更加多元化,高科技技术手段开始广泛应用于盐渍土的研究中.近些年来,岩土工程界在盐渍土物理力学行为1、冻融过程及基本性质2-3、病害机理4、改良治理5等方面均取得了丰硕的成果.由于盐渍土的特殊性和对气候变化的敏感性,导致其在自然条件下对工程建设会产生较大的危害.目前研究的主要方向是在盐渍土特殊性研究的复杂、繁乱的体系中达到统一化、系统化、标准化,试图使其形成一个统一的认识,这是一个非常重要、但又非常复杂的难题.盐渍土作为一种特殊土,抵抗冻融破坏作用的能力较弱,经过反复的冻融作用以后,其物理力学指标下降较为明显,对实际工程不利.文献6-7 对国内外有关盐渍土形成机理、盐渍化评价、分布分类、力学性质、工程特性、处理技术及对气候环境变化的响应等方面做了全面而详细的综述,其中也涵盖了盐渍土的研究历史、研究方法、研究内容、最新进展等.基于以上论述,本文以改良后的盐渍土为研究对象,从物理力学性质以及抗冻性两个方面对相关研究成果进行补充综述.张宝行等8以水泥和石灰二者为外掺剂,以抗压强度与融陷系数作为评价指标,研究其对于氯盐渍土的改良效果.杨晓松等9也以氯盐渍土为研究对象,通过添加粉煤灰来研究其对于氯盐渍土的强度和变形特性方面的影响.除了使用水泥和石灰等传统的加固材料以外,学者们也在积极寻求新型加固材料来进行盐渍土的加固改良.吕擎峰等1 0以水玻璃、石灰和粉煤灰三者为添加剂,采用核磁共振技术,以抗压强度为评价指标来研究其对盐渍土的改良效果.廖晓兰等1 1利用丙烯酰胺作为土体添加剂,分别探讨加热温度、加热时间、添加剂用量和龄期对于固化盐渍土抗折和抗压强度的影响,发现在适当条件下,土样的抗折强度和抗压强度提高了四到五倍,并且试样的耐水性能也得到了显著提高.王博1 2采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术对盐渍土的改良效果进行研究,发现其具有良好的效果.周琦等1 3和史颜照1 4发现在滨海盐渍土中加入石灰以及S H固化剂等,一方面可以提高盐渍土的工程力学性质,另一方面也可以显著地改善盐渍土的抗冻性,从而满足工程建设需要.但是以上外掺剂作为化工产品,价格昂贵,不利于在实际工程中的大范围应用.而稻壳作为农业产物,其燃烧生成的稻壳灰产量大、价格低,其在实际工程中具有广泛的应用前景.M u h a mm a d1 5的研究指出,稻壳灰作为一种火山灰材料,如果与石灰或者水泥混合,能够有效地提高路基土的承载性能.G h o r b a n i等1 6以部分稻壳灰代替水泥加入到土体中,以无侧限抗压强度为评价指标,发现当水泥掺量较