标准吸湿含水率对膨胀土进行分类的理论及实践.pdfVIP

中国科学 E 辑 工程科学 材料科学 2005, 35(1): 43~52 43 标准吸湿含水率对膨胀土进行分类的 理论与实践* 姚海林①** 程 平② ① ② 杨 洋 吴万平 (①中国科学院武汉岩土力学研究所, 武汉 430071 ; ②中交第二公路勘察设计研究院, 武汉 430052) 摘要 通过一系列膨胀土的物理、力学和化学性质试验, 发现膨胀土的标准吸 湿含水率与膨胀土的蒙脱石含量、比表面积、阳离子交换量有良好的线性关系, 也与塑性指数和自由膨胀率有线性相关的趋势, 表明膨胀土的标准吸湿含水率 具有明确的物理意义. 塑性指数能很好地反映粒度组成、分散特性和阳离子与黏 土矿物的相互作用程度. 因此, 标准吸湿含水率能反映膨胀土的最基本的本质属 性. 在一些文献分类成果的基础上, 考虑到对自由膨胀率分类成果的继承性, 提 出了以标准吸湿含水率、塑性指数和自由膨胀率3 个指标对膨胀土进行分类的方 法, 其分类指标试验操作容易、设备简单、试验耗时短. 关键词 膨胀土 标准吸湿含水率 塑性指数 自由膨胀率 膨胀土分类 膨胀土的裂隙、膨胀与收缩是与环境变化息息相关的. 环境的变化可以包括 由于开挖造成的压力释放、由于温度升高造成的干燥以及由于水分进入或逸出造 成的体积增大或缩小. 最重要的因素, 而且对实践工程来说又是关系最大的因素, 就是水对膨胀土的作用. 膨胀土中具有膨胀晶格结构的黏土矿物的存在是膨胀土 具有胀缩特性的物质基础, 膨胀土最重要的黏土矿物是蒙脱石、伊利石和高岭石, 它们都是晶质含水硅酸铝. 蒙脱石是决定膨胀土性质的主要黏土矿物, 蒙脱石在 含量增加时黏性土出现膨胀, 而黏土其他矿物不发生膨胀或仅发生有限膨胀. 蒙 脱石是指除蛭石以外所具有膨胀晶架的黏土矿物群, 也是一种特定的矿物. 从矿 物学观点来看, 膨胀的大小取决于黏土矿物的种类和含量、它们的可交换阳离子、 [1] 水态的电解质含量以及内部结构 . 黏土矿物专家称, 任何黏土的膨胀潜势都可 2004-06-07 收稿, 2004-09-27 收修改稿 * 交通部西部交通建设科技资助项目(批准号: 2002 318 00014) ** E-mail: hlyao@ SCIENCE IN CHINA Ser. E Engineering Materials Science 44 中国科学 E 辑 工程科学 材料科学 第35 卷 [2] 以通过鉴定该黏土的组成矿物加以评价 . 国内外膨胀土分类方法很多, 所选用 的指标和标准也不相同. 各行业各自选用了一些与膨胀土的膨胀和收缩直接或间 接有关的一些指标对膨胀土进行了分类, 如自由膨胀率、液限、塑性指数、小于2 m 的黏粒含量、蒙脱石含量、比表面积、阳离子交换量、胀缩特性指标等等, 导