紅粘土改良研究現(xiàn)狀綜述

盤霞　黃強

【摘 要】整理分析近年來人們改良紅粘土常用的研究方法，主要有消石灰、礫砂、水泥、粉煤灰和其他材料改良紅粘土，對近幾年來紅粘土的改良現(xiàn)狀進行總結(jié)，系統(tǒng)列出紅粘土的改良方法供參考。

【關(guān)鍵詞】紅粘土；改良；綜述

中圖分類號： TU446；P642.22 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0083-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.036

【Abstract】The common research methods of improving red clay in recent years，such as lime，gravel sand，cement， fly ash and other materials， are summarized and analyzed.

【Key words】Red clay；Improvement；Review

紅粘土是碳酸鹽類巖石風(fēng)化、土壤化形成的高液限土。它具有天然含水率高，難以壓實，失水收縮，容易產(chǎn)生裂縫的特點。紅粘土作為公路和鐵路的路基很容易產(chǎn)生裂縫和變形，工程性質(zhì)比較差。因此，紅粘土作為路基填料，必須通過特殊施工工藝處理后，或摻料進行改良后方可用于填筑。本文對近幾年來紅粘土的改良現(xiàn)狀進行總結(jié)，系統(tǒng)列出紅粘土的改良方法供參考。

1 消石灰改良紅粘土

消石灰改良紅黏土往往是添加2%-10%消石灰，與待改良的紅粘土攪拌來改良紅粘土的填筑性能。董波（2016）從紅粘土和石灰長期互饋作用機制角度研究石灰改良紅粘土，發(fā)現(xiàn)膠結(jié)物受堿性的強弱影響，石灰的摻入能形成新的膠結(jié)物；紅粘土和石灰的相互作用能減小紅粘的孔隙率、使黏土結(jié)構(gòu)致密。劉磊等（2017）給紅粘土摻入不同配比的消石灰進行室內(nèi)系列力學(xué)實驗，含擊實、干縮循環(huán)、液塑限和收縮實驗，最終結(jié)果表明，當摻灰達4%-6%時，紅粘土沒有產(chǎn)生裂縫，該研究得出消石灰改良紅粘土，摻灰率應(yīng)該保持在5%的結(jié)論。曾軍等（2016）發(fā)現(xiàn)，當摻灰率為8%時，無側(cè)限抗壓強度最大，從無側(cè)限抗壓強度方面考慮，8%為最佳摻灰比。劉攀等（2017）研究發(fā)現(xiàn)當摻灰比較高時可以改良紅粘土的開裂現(xiàn)象，但含水率有所增加。胡文華等（2017）摻入一定量的石灰對江西省某高速公路紅粘土進行改良，通過擊實試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗、承載比試驗，確定摻入石灰的最佳比例為5%～10%。綜上所述，在紅粘土摻入2%～10%的消石灰是可以改良紅粘土的工程性質(zhì)，可應(yīng)用于工程中。

2 礫砂改良紅粘土

礫砂改良紅粘土研究，主要是通過試驗的方法確定最佳摻砂量。劉攀等（2017）研究發(fā)現(xiàn)在紅粘土中摻入20%的砂，可明顯降低紅粘的含水率，紅粘土的液塑限明顯降低，收縮開裂現(xiàn)象得到很好的改良，具有比較好的經(jīng)濟效益。楊俊等（2015）摻入不同比例的砂對紅粘土進行承載比、剪切、回彈和無側(cè)限抗壓強度試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：改良土的內(nèi)摩擦角隨著摻砂比的增加而增加，改良土的內(nèi)摩擦角隨著摻砂比的增加而增加，改良的無側(cè)限抗壓強度先隨著摻砂比的增加而增加，后減小，當摻砂比達到30%時，無側(cè)限抗壓強度最大。得出30%為最佳摻砂比的結(jié)論。袁智洪等（2017）通過摻入不同粒徑的砂對紅粘土進行改良，室內(nèi)試驗結(jié)果表明：摻入一定比例的砂能明顯增大紅粘土的內(nèi)摩擦角和抗剪強度，但粘聚力會下降，最佳摻砂比為20%；摻砂粒徑越大，內(nèi)摩擦角越小，而粘聚力和抗剪強度越大，摻砂比的影響遠大于砂子粒徑的影響。由此可見，往紅粘土中加入20%-30%的砂是可以提高紅粘土的抗壓強度的。

3 水泥改良紅粘土

水泥改良紅粘土的機理是水泥與紅粘土相互反應(yīng)，發(fā)生膠結(jié)硬化，改良紅粘土的強度。劉之葵等（2016）通過直剪試驗、液塑限聯(lián)合測定法對水泥改良紅粘進行研究，研究表明，紅粘土的內(nèi)摩擦角和粘聚力隨水泥摻量增加而增大，而粘聚力增大則更明顯。原因是摻入水泥并養(yǎng)護使得桂林紅粘土與水泥發(fā)生凝結(jié)核硬化，構(gòu)成團粒、鑲嵌、膠結(jié)的空間結(jié)構(gòu)。胡文華等（2017）摻入一定量的水泥對江西省某高速公路紅粘土進行改良，通過擊實試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗、承載比試驗，確定摻入水泥的最佳比例為10%～15%時，紅粘土的CBR、無側(cè)限抗壓強度和回彈模量較大。劉寶臣等（2012）利用水泥攪拌法對桂林地區(qū)的紅粘土進行改良，研究表明：水泥土的摻量、齡期越大，紅粘土的粘聚力與無側(cè)限抗壓強度越大。肖桂元等（2016）對桂林雁山地區(qū)的紅粘土進行改良，發(fā)現(xiàn)在相同的含水率條件下，紅粘土的抗剪強度隨著水泥的摻量的增加而增加；在相同水泥摻量條件下，紅粘土的抗剪強度隨著含水率的增加而減小；當水泥摻量為9%至13%、含水率為40%時，紅粘土的抗剪強度最高。趙振亞等（2012）通過無側(cè)限抗壓試驗，研究水泥改良紅粘土，研究發(fā)現(xiàn)：水泥摻量為15%時為最佳摻量。以上研究表明，使用水泥改良紅粘土，是可以明顯提高紅粘土的抗剪強度等工程性質(zhì)。

4 粉煤灰改良紅粘土

目前，粉煤灰這種工業(yè)廢棄物廣泛應(yīng)用于土木工程中，粉煤灰也經(jīng)常被用于改良紅粘土。欒傳寶（2013）用粉煤灰改良呼和浩特地區(qū)的紅粘土，通過無側(cè)限抗壓強度試驗和水穩(wěn)試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粉煤灰摻量為10%時，改良效果最佳。吳瑞潛等（2006）同時利用水泥和粉煤灰兩種材料來改良紅粘土，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：水泥與粉煤灰摻量越大，改良土的強度越高，且對改良土試塊早期、中期和后期強度影響不一樣。朱瑩瑩等（2017）用水泥粉煤灰改良紅粘土，結(jié)果表明當水泥摻量為4%，粉煤灰摻量為6%時，改良效果最佳，土的抗剪強度有明顯的提高。以上研究表明，加入一定量的粉煤灰，或者粉煤灰與其他材料一起改良紅粘土，紅粘土的工程適用性得到明顯的改良。

5 其它改良方法

目前，國內(nèi)還出現(xiàn)比較多用各種材料改良紅粘土，都取得一定的成果。李家成等（2017）通過在紅粘土添加一定量的納米石墨粉改良紅年土，發(fā)現(xiàn)納米石墨粉可以降低紅粘土的壓縮性，提高紅粘土的抗剪強度，減小紅粘土的滲透性。萬有元等（2017）利用玻璃纖維和石灰改良紅粘土，研究改良土的壓縮性質(zhì)，結(jié)果表明，在紅粘土中摻入一定量的玻璃和石灰可以明顯地提高其壓縮模量，研究成果對纖維石灰土作為路基填土材料的工程應(yīng)用提供了試驗數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。陳學(xué)軍等（2017）采用三軸試驗研究納米碳酸鈣改良紅粘土的機理，結(jié)果表明，往紅粘土中摻入納米碳酸鈣會增加紅粘土黏聚力、內(nèi)摩擦角以及抗剪強度，使得紅粘土原有的氧化鐵膠結(jié)吸附平衡發(fā)生改變，形成新的鈣質(zhì)膠結(jié)團粒，改變了紅粘土的強度特性。由此可見，用不同的材料改良紅粘土都具有其鮮明的特點，紅粘土的性質(zhì)都能得到一定的改良。

6 紅粘土改良研究的意義

紅粘土在我國的西南地區(qū)分布非常的廣泛，尤其是廣西。然而紅粘土特有的含水率高、高壓縮性和容易產(chǎn)生裂縫的特點，使紅粘土的填筑性能較差，利用這種土作為路基填料具有一定的病害。近年來，國家擬投資6300億重點建設(shè)西部高鐵，廣西再次迎來高鐵建設(shè)的飛速發(fā)展時刻，高速鐵路網(wǎng)將進一步擴大。紅粘土問題的存在，對西南地區(qū)高速路網(wǎng)的建設(shè)有不小的影響，紅粘土的改良研究取得進展，將會推動西南地區(qū)高鐵的建設(shè)。

7 結(jié)論

消石灰改良紅粘土、礫砂改良紅粘土、水泥改良紅粘土、粉煤灰改良紅粘土和其他方法改良紅粘土研究都取得一定的進展，研究表明以上這些方法改良紅粘土都是有效的，具體用什么方法，要看施工時，哪種方法最經(jīng)濟便利。紅粘土改良研究能推動我國紅粘土分布地區(qū)路網(wǎng)建設(shè)。

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