廢棄輪胎橡膠顆粒混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究

孔德森，賈騰，王曉敏， 張偉偉，吳燕開(kāi)(.山東科技大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，山東 青島，266590? 2.山東科技大學(xué) 山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島，266590)

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廢棄輪胎橡膠顆粒混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究

孔德森1,2，賈騰1，王曉敏1， 張偉偉1，吳燕開(kāi)1,2
(1.山東科技大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，山東 青島，266590? 2.山東科技大學(xué) 山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島，266590)

摘要：為了分析廢棄輪胎橡膠顆粒混合土（RST 混合土）的工程特性，采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì) RST 混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究。首先，對(duì)組成 RST 混合土的原材料的物理特性進(jìn)行分析，然后，進(jìn)行 RST 混合土試樣的配比方案設(shè)計(jì)和制備方法研究，進(jìn)而采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究養(yǎng)護(hù)齡期、膠粒土比、灰土比以及水土比對(duì)RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：在28 d的養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而增大，且灰土比約為10%的RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期尤為敏感；RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度還隨膠粒土比的增大而減小，隨灰土比的增大而增大；RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)水土比約為25%。

關(guān)鍵詞：RST混合土；無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度；養(yǎng)護(hù)齡期；膠粒土比；灰土比；水土比

近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，汽車成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕煌üぞ摺Ｈ欢囋诮o我們帶來(lái)快捷便利的同時(shí)，也給社會(huì)造成了種種不利影響。其中，對(duì)于日益增多的廢棄輪胎的處理便是一個(gè)十分棘手的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅2011年我國(guó)新增的廢棄輪胎就高達(dá)2.76億個(gè)，而2012年的廢棄輪胎數(shù)量則增至 2.83 億個(gè)，預(yù)計(jì) 2015 年新增的廢棄輪胎數(shù)量將會(huì)達(dá)到前所未有的 3.68 億個(gè)[1]。廢棄輪胎屬于工業(yè)有害固體廢棄物，會(huì)帶來(lái)許多環(huán)境污染問(wèn)題，它占用土地資源，惡化自然環(huán)境，破壞植被生長(zhǎng)，且經(jīng)過(guò)日曬雨淋，極易滋生蚊蟲(chóng)，傳播疾病，影響人類健康，危及生態(tài)環(huán)境，容易引發(fā)火災(zāi)，而且輪胎橡膠屬于不熔或難熔的高分子彈性材料，具有很強(qiáng)的抗熱、抗機(jī)械和抗腐蝕性，很難降解，在自然力的作用下，廢棄輪胎幾十年甚至上百年都不會(huì)消失，會(huì)對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)期危害[2?3]，因此，如何合理利用廢棄輪胎、節(jié)約資源、防止環(huán)境污染就成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問(wèn)題。目前，世界各國(guó)對(duì)廢棄輪胎的資源化處理主要包括舊輪胎翻新、燃燒再利用和廢棄輪胎裂解3種方式。但無(wú)論哪種方式在我國(guó)現(xiàn)階段的利用率都比較低，并且成本都相對(duì)較高，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生二次污染。而把廢棄輪胎作為建筑材料用于土木工程建設(shè)中卻能很好地解決上述問(wèn)題[4?5]。廢棄輪胎作為建筑材料具有質(zhì)量小、減震性能好、吸聲強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在減少環(huán)境污染的同時(shí)還可以在一定程度上降低工程建設(shè)成本。國(guó)外對(duì)廢棄輪胎在巖土工程領(lǐng)域中的應(yīng)用開(kāi)展了一些研究工作，如 BOSSCHER 等[6?7]將廢棄輪胎碎片與土的混合物用作路基填筑材料；ROWE 等[8]則將廢棄輪胎粉碎用作垃圾填埋場(chǎng)過(guò)濾層；PIERCE等[9]用廢棄輪胎生產(chǎn)流動(dòng)性填料。在國(guó)內(nèi)，賈騰等[10?12]分別將砂土和淤泥土與廢棄輪胎橡膠顆粒混合，并進(jìn)行了物理特性與力學(xué)特性的試驗(yàn)研究，李朝暉[13]則將廢輪胎顆粒與黃土混合，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究。針對(duì)廢棄輪胎造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，本文作者將廢棄輪胎橡膠顆粒作為填料，以水泥為固化劑，與工程棄土混合，形成一種新型的輕質(zhì)混合土，即廢棄輪胎橡膠顆粒混合土(RST 混合土)。為了將這種既環(huán)保又具有良好工程特性的新型土工材料推向工程實(shí)踐，首先，對(duì)組成RST混合土的各種原材料的物理特性進(jìn)行研究，確定RST混合土試樣的配比方案和制備方法；然后，通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)各種配比的RST混合土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析養(yǎng)護(hù)齡期、膠粒土比、灰土比以及水土比對(duì)RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。

圖1　工程棄土的顆粒級(jí)配曲線Fig.1　Grain-size distributionCurve of discarded engineering soil

圖2廢棄輪胎橡膠顆粒Fig.2RubberChips of scrap tires

1　配比方案設(shè)計(jì)與試樣制備

1.1原材料的特性

RST混合土是由工程棄土、廢棄輪胎橡膠顆粒、水泥和水按照一定比例均勻混合而形成的一種新型土工材料。工程棄土取自正在施工中的某一建筑工地，經(jīng)粒度成分分析試驗(yàn)得到該土的顆粒級(jí)配曲線如圖1所示，并由此可以確定，該工程棄土為礫砂[14]。

制備 RST 混合土試樣所用的廢棄輪胎橡膠顆粒是由淘汰的廢舊輪胎經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎得到，如圖2所示。粉碎后的廢棄輪胎橡膠顆粒的形狀呈棱角不規(guī)則的粒狀，顏色為黑色，具有一定的彈性，其粒徑范圍為3.0～ 4.0 mm，平均粒徑為3.5 mm。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定可知，橡膠顆粒的相對(duì)密度為1.42 g/cm3，堆積密度為0.68 g/cm3。

制備RST混合土試樣所用的水泥為P?C 32.5復(fù)合硅酸鹽水泥，試驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水。

1.2配比方案設(shè)計(jì)

為了研究不同配比條件下 RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律，綜合考慮養(yǎng)護(hù)齡期、橡膠顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)、 水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，研究確定了RST混合土試樣的配比方案：

1)為了分析養(yǎng)護(hù)齡期 Q 對(duì) RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，膠粒土比 J取為 40%，灰土比 H分別取為 5%，10%和15%，水土比 S 取為 20%，養(yǎng)護(hù)齡期Q分別取為7，14，21和28 d。

2)為了分析膠粒土比 J 對(duì) RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，膠粒土比J分別取為0，2 0%，4 0%，60%和80%，灰土比H分別取為5%，8%和10%，水土比S取為20%，養(yǎng)護(hù)齡期Q取為14 d。

3)為了分析灰土比 H 對(duì) RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，膠粒土比J取為40%和60%，灰土比H分別取為5%，8%，10%和15%，水土比S取為20%和25%，養(yǎng)護(hù)齡期Q取為14 d。

4)為了分析水土比 S 對(duì) RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，膠粒土比J取為40%和60%，灰土比H分別取為10%和15%，水土比S取為20%，25% 和30%，養(yǎng)護(hù)齡期Q取為14 d。

其中，膠粒土比 J、灰土比 H 和水土比 S 分別表示橡膠顆粒、水泥以及水與工程棄土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

1.3試樣制備方法

在按配比方案將原材料按比例混合制備 RST 混合土試樣時(shí)，由于試樣中添加了粒徑較大的廢棄輪胎橡膠顆粒和少量固化劑水泥，因此，原材料的混合順序要格外注意。首先，將工程棄土和水泥混合在一起，待攪拌均勻后加入廢棄輪胎橡膠顆粒，三者繼續(xù)充分?jǐn)嚢杈鶆颍詈螅尤雽?shí)驗(yàn)室用水，用攪拌器勻速攪拌5～10 min。

制作RST混合土試樣時(shí)，將攪拌均勻的原材料裝入內(nèi)徑為39.1mm、高度為80 mm的標(biāo)準(zhǔn)三開(kāi)模中，并分4次進(jìn)行分層擊實(shí)，待擊實(shí)完成后將土樣連同三開(kāi)模一同放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)箱的溫度控制在(20±2)℃，濕度控制在95%以上。RST混合土試樣養(yǎng)護(hù)24 h 后進(jìn)行脫模，再將脫模后的試樣放回到養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。待試樣達(dá)到設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)齡期后，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[15]。

2 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)條件

本次試驗(yàn)所用儀器為 YYW?2 型應(yīng)變控制式無(wú)側(cè)限壓力儀，該儀器主要由測(cè)力計(jì)、加壓框架、升降設(shè)備組成，其應(yīng)變速率為2.4 mm/min。在對(duì)RST混合土試樣進(jìn)行豎向壓力加載時(shí)，軸向應(yīng)變每增加0.2 mm，記錄1次鋼環(huán)變形。當(dāng)RST混合土的強(qiáng)度接近峰值時(shí)，應(yīng)變每增加0.1mm記錄1次鋼環(huán)變形數(shù)據(jù)。

2.2試驗(yàn)過(guò)程

在進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，將達(dá)到設(shè)計(jì)齡期的RST混合土試樣從養(yǎng)護(hù)箱中取出，用濾紙擦凈試樣周圍的水分，并在試樣兩端涂抹一薄層凡士林，然后，把試樣安放在無(wú)側(cè)限壓力儀的底座上，調(diào)整壓力儀并進(jìn)行加壓試驗(yàn)。

在進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)用攝像機(jī)對(duì)軸向位移計(jì)和測(cè)力計(jì)進(jìn)行全程拍攝，后期數(shù)據(jù)處理時(shí)，通過(guò)視頻讀取所需要的瞬時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，既節(jié)省人力，又提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。試驗(yàn)前后RST混合土試樣的形態(tài)如圖3所示。

圖3　試驗(yàn)前后RST混合土試樣的形態(tài)Fig.3　Sample forms of RST mixed soil before and after tests

3 影響因素分析

3.1養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)RST混合土強(qiáng)度的影響

為了分析養(yǎng)護(hù)齡期 Q 對(duì) RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響，根據(jù)試樣配比方案，膠粒土比J取40%，水土比S取20%，灰土比H分別取5%，10%和15%，養(yǎng)護(hù)齡期 Q 分別取 7，14，21和 28 d，并對(duì) RST 混合土試樣進(jìn)行試驗(yàn)，所得到的輕質(zhì)土不同養(yǎng)護(hù)齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度如表1所示，RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的變化規(guī)律如圖4所示。

表1　不同養(yǎng)護(hù)齡期RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Table1　UnconfinedCompressive strength of RST mixed soil with differentCuring ages　kPa

圖4RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的變化曲線Fig.4UnconfinedCompressive strengthCurves of RST mixed soil with differentCuring ages

從表1和圖4可知：在28 d養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均有不同程度的提高；當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期由7 d增加到28 d時(shí)，灰土比分別為5%和15%這 2種配比的 RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增加不大，強(qiáng)度增加量分別為70.4 kPa和40.1kPa；而當(dāng)灰土比為10%時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)顯著增大，幾乎呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期由7d增加到28 d時(shí)，其強(qiáng)度的增加量為197.9 kPa；當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期為28 d時(shí)，灰土比為10%的RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與灰土比為15%的 RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度相差不大，而灰土比為 5%的 RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度則小很多。這是因?yàn)楫?dāng)灰土比較小時(shí)，單位體積RST混合土試樣所含的水泥量較少，在RST混合土試樣養(yǎng)護(hù)初期，其中的大部分水泥就已經(jīng)完成水化作用，養(yǎng)護(hù)后期能夠發(fā)生水化反應(yīng)的水泥量十分有限，因而試樣的強(qiáng)度提高不大；而當(dāng)灰土比較高時(shí)，單位體積 RST 混合土試樣所含的水泥量較大，在試樣養(yǎng)護(hù)初期有足量的水泥完成水化作用且有很多剩余，因此，灰土比大的RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在養(yǎng)護(hù)初期就可以達(dá)到1個(gè)較高值。對(duì)于灰土比為10%的RST混合土試樣，單位體積試樣中所含的水泥量較適中，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，所含的水泥會(huì)陸續(xù)發(fā)生水化反應(yīng)，因此，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。

以上分析表明：當(dāng)灰土比為10%時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期相對(duì)敏感，在養(yǎng)護(hù)初期，其強(qiáng)度就可以達(dá)到1個(gè)相對(duì)高值，且隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度線性增大；而當(dāng)灰土比過(guò)高或過(guò)低時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在養(yǎng)護(hù)初期的值分別為1個(gè)很高和很低的值，但隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)均不明顯，從而說(shuō)明灰土比過(guò)高或過(guò)低時(shí)，養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度影響較小。

表2不同膠粒土比RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Table1　UnconfinedCompressive strength of RST mixed soil with different rubber-soil ratios kPa

3.2膠粒土比對(duì)RST混合土強(qiáng)度的影響

為了研究膠粒土比J對(duì)RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，在灰土比 H 分別為5%,8%和10%，水土比 S 為 20%，養(yǎng)護(hù)齡期 Q 為14 d 的情況下，對(duì)膠粒土比J分別為0，20%，40%，60%和80%的RST混合土試樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到的不同膠粒土比試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度如表2所示。RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨膠粒土比的變化規(guī)律如圖5所示。

從表2和圖5可以看出：隨著膠粒土比的增大，3種不同灰土比的 RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均顯著降低。這是因?yàn)殡S著膠粒土比的增大，試樣中所含的橡膠顆粒增多，橡膠顆粒間的摩擦作用范圍大于水泥的水化膠結(jié)作用范圍，但橡膠顆粒間的摩擦咬合力遠(yuǎn)低于水泥水化后所產(chǎn)生的膠結(jié)力，因此，同一灰土比時(shí)水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)力在整個(gè)試樣中所占的比例減小，作用范圍降低，從而使RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨膠粒土比的增大而降低。

另外，對(duì)于同一膠粒土比的RST混合土試樣，當(dāng)灰土比由 5%增大到10%時(shí)，試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度逐漸增大，這是因?yàn)槟z粒土比一定時(shí)，隨著灰土比的增大，試樣中所含的水泥量逐漸增多，水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)作用增強(qiáng)，從而使RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大。

圖5　RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨膠粒土比的變化曲線Fig.5　UnconfinedCompressive strengthCurves of RST mixed soil with different rubber-soil ratios

3.3灰土比對(duì)RST混合土強(qiáng)度的影響

灰土比也是影響 RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的一個(gè)十分重要的因素。為了研究灰土比對(duì)RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，在膠粒土比 J 分別為40%和60%，水土比S分別為20%和25%，養(yǎng)護(hù)齡期Q為14 d的情況下，對(duì)灰土比H分別為5%，8%，10% 和15%的RST混合土試樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，所得到的不同灰土比 RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度如表3所示。RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨灰土比的變化規(guī)律如圖6所示。

從表3和圖6可以看出：隨著灰土比的增大，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均明顯增大。這是因?yàn)楫?dāng)灰土比增大時(shí)，試樣中所含的水泥量增多，水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)作用增強(qiáng)，從而使試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大。

表3　不同灰土比RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Table1　UnconfinedCompressive strength of RST mixed soil with differentCement-soil ratios　kPa

圖6　RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨灰土比的變化曲線Fig.6　UnconfinedCompressive strengthCurves of RST mixed soil with differentCement-soil ratios

同時(shí)，由圖6還可以看出：在同一膠粒土比和水土比的條件下，當(dāng)灰土比在 5%～8%和10%～15%范圍內(nèi)變化時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的增大速度較慢；但當(dāng)灰土比由 8%增大到10%時(shí)，RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的增大速度則相對(duì)較快。這是因?yàn)楫?dāng)灰土比過(guò)小時(shí)，水泥含量少，水泥水化后產(chǎn)生的膠結(jié)力較小，作用范圍也不大，由水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)作用在試樣總強(qiáng)度中所占的比例較小，從而使不同配比條件下 RST 混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度相差不大，并且當(dāng)灰土比在5%～8%范圍內(nèi)變化時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨灰土比的增大而增大的速度較慢。當(dāng)灰土比過(guò)高時(shí)，試樣中所含的水泥量多，容易發(fā)生水泥水化反應(yīng)不完全而使水泥產(chǎn)生過(guò)量剩余的情況，從而使灰土比在10%～15%范圍內(nèi)變化時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨灰土比的增大而提高的速度也較慢。而當(dāng)灰土比在 8%～10%范圍內(nèi)變化時(shí)，RST混合土試樣中所含的水泥量適中，水泥水化作用較徹底，水化膠結(jié)力的作用強(qiáng)度和作用范圍也較大，從而使RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著灰土比增大而提高的速度明顯增大。

3.4水土比對(duì)RST混合土強(qiáng)度的影響

為了分析水土比對(duì) RST 混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，在膠粒土比J分別為40%和60%，灰土比H分別為10%和15%，養(yǎng)護(hù)齡期Q為14 d的情況下，對(duì)水土比S分別為20%，25%和30%的RST混合土試樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，所得到的不同水土比RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值如表4所示。RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水土比的變化規(guī)律如圖7所示。

表4不同水土比RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Table1　UnconfinedCompressive strength of RST mixed soil with different water-soil ratios kPa

圖7　RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水土比的變化曲線Fig.7　UnconfinedCompressive strengthCurves of RST mixed soil with different water-soil ratios

由表4和圖7可以看出：當(dāng)水土比在 20%～25%范圍內(nèi)變化時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水土比的增大而增大；但當(dāng)水土比在25%～30%范圍內(nèi)變化時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水土比的增大而減小，這說(shuō)明RST混合土試樣配比方案中的最優(yōu)水土比約為25%，即當(dāng)水土比為25%時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度最大。

3　結(jié)論

1)在 28 d 養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)，RST 混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而增大。當(dāng)灰土比約為10%時(shí)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期更敏感，即隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)，RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)更快。

2)RST 混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨膠粒土比的增大而顯著降低。膠粒土比對(duì)RST混合土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響還與灰土比有一定的聯(lián)系，當(dāng)灰土比不同時(shí)，膠粒土比對(duì)RST混合土試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律也不同。

3)隨著灰土比的增大，RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增大，但灰土比過(guò)小或過(guò)大都會(huì)在一定程度上降低RST混合土試樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度。

4)RST 混合土試樣配比方案中的最優(yōu)水土比約為25%，如果水土比低于或高于25%，那么，RST混合土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度都會(huì)不同程度地降低。

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(編輯 羅金花)

Test on unconfinedCompressive strength of lightweight soil mixed with rubberChips of scrap tires

KONG Desen1,2,JIA Teng1, WANG Xiaomin1, ZHANG Weiwei1,WU Yankai1,2
(1.College ofCivil Engineering and Architecture,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590,China? 2.Shandong Provincial Key Laboratory ofCivil Engineering Disaster Prevention and Mitigation,Shandong University of Science and Technology,Qingdao 266590,China)

Abstract:In order to analyze the engineeringCharacteristics of lightweight soil mixed with rubberChips of scrap tires(RST mixed soil),the unconfinedCompressive strength tests wereCarried out.Firstly,physical properties of the ingredient materials in RST mixed soil were studied.Then,the mixture ratio scheme and the preparation method of RST mixed soil samples were designed.Furthermore,influence laws ofCuring age,rubber-soil ratio,cement-soil ratio and water-soil ratio on the unconfinedCompressive strength of RST mixed soil samples were studied through unconfinedCompression tests.The results show that the unconfinedCompressive strength of RST mixed soil increases with the prolonging ofCuring age during theCuring period of 28 d.When theCement-soil ratio is about10%,the unconfinedCompressive strength of RST mixed soil is more sensitive toCuring age.In addition,the unconfinedCompressive strength of RST mixed soil decreases with the increase of rubber-soil ratio,while it increases with the increase ofCement-soil ratio.The optimal water-soil ratio of RST mixed soilCorresponding to the unconfinedCompressive strength is about 25%.

Key words:RST mixed soil?unconfinedCompressive strength?curing age? rubber-soil ratio?Cement-soil ratio? water-soil ratio

中圖分類號(hào)：TU411.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672?7207(2016)01?0225?07

DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2016.01.031

收稿日期：2015?01?19；修回日期：2015?03?19

基金項(xiàng)目(Foundation item)：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41102166)；山東科技大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目(2012KYTD104)；山東科技大學(xué)杰出青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2012KYJQ102)(Project(41102166)supported by the National Natural Science Foundation ofChina? Project(2012KYTD104)supported by the Scientific Research Innovation Team Foundation of Shandong University of Science and Technology? Project(2012KYJQ102)supported by the Distinguished Young Science Foundation of Shandong University of Science and Technology)

通信作者：孔德森，博士，教授，從事環(huán)境巖土工程研究；E-mail: dskong828@163.com