黏土与EPS颗粒轻质混合土的变形特性单轴试验研究.pdf

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黏土与EPS颗粒轻质混合土的变形特性单轴试验研究
叶三霞,吴文佑
中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072
摘要:采取某基坑开挖黏土为原料土,以无侧限抗压强纯分及粒径分布曲线分別如表2。主要物理力学性质指标见
度试验,深讨ES掺入量及水泥掺入量对轻质混合土变形表3所示。已制备好的试样见图2
规律的影响,认真分析现有研究結论,对有矛盾、分歧的
研究结论点进行总结
关键词:轻量土;变形;强度;黏土
中图分类号:TU411
文献标志码:A
文章编号:1672-4011(2016)12-0004-04
D)(:10.3969/j.isn.1672-4011.2016.12.002
图1试验所用黏土
图2已成型试样
0前言
表2
黏土的颗粒组分
轮质混合土是指由原料土、固化剂、轻质材料和水混
1~0.50.5~0.250.25~0.075く0.075
质量/g
13.5
30.26116.05143.86320.438
,经搅拌、压实养护而成的,只有一定强度的轻质密度
占总质量
人工混合土-3。轻质材料减轻其自身密度,减小自重荷百分比9.5212,4421.351.32
30.95
载;固化剂提高自身强度,增强抵抗变形的能力,两种特
性综合有效地解决了岩士工程界强度和变形两大问题。表3
黏土的基本物理性质指标
水率液限塑限液性指塑性指
具有环保、轻质、强度高、可塑性强、密度与强度可调节
比重容重γ初始孔
隔热、自立性好、成型快、易施工等特点。为了将本轻质
隙比
%/%/%/%
材料更好地应用到工程中,本文通过无侧限抗压强度,探
17-0.0769132.7318.00.25
索不同粒径和泥凝土配比对轻量土变形特性影响
为了保证试验精度,本文以千土质量为标准,将黏土
1试样制备与方案
烘干以后粉碎,然后过0.5mm筛,将少量杂质滤除。烘干
粉碎过筛后十土的堆积体密度为1.08g/em23。使用的EPS
1.1试验方案
颗粒是从塑料厂购买的成品,为圆球颗粒,平均粒径分别
本次实验主要通过0.72、1.08、1.44、1.8、2.16、为3cm,堆积密度为0.017g/em3,颗粒密度为0.03g/
1.8等6个不同FPS掺人比和10%、15%、20%、25%等4cm3。所用的固化剂为华新水泥有限公司制造的32.5复合
个水泥掺人比,采取正交试验方式,研究水泥和ES颗粒硅酸盐水泥,水泥颗粒密度为3.15g/cm3,水泥堆积体密
掺入量对黏土与FPS颗粒混合轻质土的变形特性和强度特度为1.5g/(cmi
性的影响。见表1。
试样制备包括称料、拌合、装料、养护等过程。制样
表1
试验配比方案
装料过程中为了方便后续取样,需将高8cm、直径3.91cm
EFS半均
EIS掺水泥入水摻入比龄期
的一瓣膜固定好,在装料之前先均匀套一层保鲜膜,以方
名称不粒
备注
入比a。/%比a。/
/
便脱模。保鲜膜厚度要适中,太薄制样过程中容易破损;
太厚对试样尺寸影响大;在试验台底部垫一块涂有凡土林
0.72
EFS变量的玻璃片,将二瓣膜固定其上,开始装料;装料要采用质
1.08
无侧限
和水泥变量控制、分层捣实成型的方法,分三层装人模具内,每层
3.0
抗压
量成正交厚度要稍厚于1/3的模具高度,以便在每捣实一层后,添
25
安排
2.16
加新的拌合料前,需将结合面拉毛,防止试样出现断层
将装料捣实完成的试样顶部及底部盖上玻璃片,防止水分
1.2试验制备
散失,等待进入养护箱养护。
黏土采自某基坑内貓土,属第四系上更新统洪坡积
将制作好的试样贴上标签,放眢在标准养抑箱养护
残积黏性土,见图1。硬塑、他和、局部偶夹可塑粉质黏土24h,养护温度为(20±2)℃、养护湿度98%。
层、含少量铁锰氧化物、铁锰结核、条带状高岭土(局部富
集成团块状)、偶夹碎石。根据筛分试验结果,黏土的颗粒2黏土与EPS颗粒混合轻质土的变形特性
作者简介:叶三霞(1985-),女,湖北赤壁人,エ程师,主要从事水
2.1应カー应变曲线的变化规律
保持咨询和设计工作。
单轴应力应变曲线随FPS含量的变化规律。本次试
科硏项目:高海拔、高寒区高陡边坡植被恢复技术研究
验中固定含水量为45%,EPS颗粒掺人体积比依次为0.72
万方数据
4绘守12些
n.42,t.1
41(、下12
chaュ Hiziluiilg Liare'rionii
Ihxsur: b*t 20.6
1.08、1.44、1.80、2.16,水混掺入比为10%、15%、
20%、25%,养护龄期为14d,各试样应力应变曲线如图3
6所示。随着FPS掺人量的增加,应力应变山线有从应
变软化类型向应变硬化型转变的趋势,这是因为在F.PS颗
粒掺人量越小,FPS颗粒混合轻质土受力柱体截而积越大
结构性越强,此时表现出来更多的是超固结黏土的性质;
随着EPS颗粒掺入量增大,轻质土受力柱体截面积越小
图6不同FS掺入量时单轴应力应变曲线
结构性越差,此时表现EPS颖粒的应变硬化特性越明
(a。=25%,I)=3.0mm)
显?。在图像上表现的为经过破坏峰值后,随着EPS颗粒
2)单轴应力应变曲线随水泥含量的变化规律。固定
掺入量增大,各应力应变曲线平缓度增加;出现脆性破坏FS掺人量,不同水泥掺人量时,应力应变曲线如图
的现象也随着EPS颗粒掺人量增大而减弱,破坏峰值、破11。从图可看出:随着水泥涂加量的增大,试样脆性破
坏应变等都随FPS颗粒掺人量变化而呈反比例关系。仔细坏表现明显,试样的峰值强度所对应的破坏应变减小,试
分析还发现,随着水泥摻入量的增加,各应力应变曲线破样应变软化特性增强;随着水泥掺人量的降低,试样的强
坏类型、破坏峰值、破坏应变等变形特性之间的差值越来度和劇度降低、塑性増强,同时,破坏应变增大。那是因
越小,特別是EPS掺入量达到1.4以后,图4~6中表现为随着水泥添加量的増加,水泥水化反应生成物增多,水
泥水化生成物与黏土矿物之间的离子交换吸附及硬凝反应
的更为明显,初步认为:随着水泥掺入量增加,水泥土的也加强了,从而使轻质混合土试样内部网络状胶结结构本
结构特性不断增强,FHPS颗粒含量变化对FPS颗粒混合土身的强度及其所占掛的空间増大。图8、图11中有些曲
的变形特性的影响滅小,水泥土的结构性对ES颗校混合线破坏应变不是避循完全随着水泥添加量增大而减小的规
土的变形特性影响占主导地位。应力应变曲线的应变软化律,判断可能有试验误差所致。
特性在低EPS颗粒掺入量、高水泥掺入量吋表现的最为明
显(如图6所示);同理,应力应变山线的应变硬化特性在
高FS颗粒掺入量、低水泥摻入量时表现的最为明显(如图
,
3所示),这是由EPS颗粒及水泥两种变形特性完全相反的
材料摻入后耦合的必然结果。