改良剂改良盐渍土性能的研究综述

2013-08-15何芳刘莉李雪梅薛家儒马志鹏

山西建筑 2013年19期

何芳刘莉李雪梅薛家儒马志鹏

(宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021)

盐渍土作为一种特殊土，是指易溶盐含量大于0.3%，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的岩土［1］。固相中含有结晶盐，液相中含有盐溶液，强度和变形特性具有自己的特点。在我国分布着大片的盐渍土，随着耕地减少，人口压力增大，改良盐渍土的性能，加快盐渍土地区的开发建设，减少其工程危害性，日益引起人们的广泛关注。

1 我国盐渍土成因与分布

我国盐渍土面积(3630.53×104)hm2，占全国可利用土地的4.88%［2］。盐渍土的成因主要受两方面影响，一是当地地形、气候和水文地质等自然因素影响;二是人类的活动加重土地盐渍化。根据盐渍土的成因，我国盐渍土从沿海到内陆均有分布。主要分为以下几区:1)干旱、半干旱及极端干旱地区。如宁夏银川平原、青海柴达木盆地、新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地等;2)沿海盐分较高地区。如东部滨海盐土与海涂等;3)地势低洼，排水条件差的地区。如华北、东北平原等。

2 粉煤灰改良盐渍土的性能研究

粉煤灰重量轻，作为垫层时可减少基础持力层的自重作用，增强地基的承载力;最优含水量区间较宽，施工压实时控制最优含水量比较方便;渗透性好，作为垫层时排水效果好;压实后具有较高的强度［3］。因此粉煤灰不仅可以在一般路基上修筑路堤，而且还可以修筑在高压缩性的冲积层和泥炭层上［4］。

从炉膛出来的原灰表面有大量的Si—O—Si键，与水相互作用后，颗粒表面将出现大量的羟基，使其具有显著的亲水性、吸附性和表面化学活性［5］。大量试验就是根据粉煤灰本身的物理性质和化学活性进行改良盐渍土的性能研究。在工程实际中，粉煤灰改良盐渍土性能做路面底基层对粉煤灰的质量要求不高，成本较低，可大量使用。通过室内土工试验，杨晓松［6］发现粉煤灰的掺入可以提高氯盐渍土的强度(改良氯盐渍土的强度随着粉煤灰配合比的增加而逐渐提高)，减弱其压缩性(压缩系数减小，压缩模量增加)，减小其溶陷系数，改良其溶陷性。通过人工配置0，2%，5%，8%含盐量的盐渍土，进行不固结、不排水条件下室内常规三轴剪切试验，试验结果同样表明:在试验掺量范围内，粉煤灰掺量越大，改良盐渍土强度越高［7］。

3 石灰改良盐渍土性能的研究

电石灰作为工厂生产乙炔气体排放的废料，排放数量巨大，堆积如山，严重的污染了环境。从技术、经济角度出发，利用盐渍土资源，进行电石灰改良盐渍土的液塑限试验、击实试验、CBR试验和固结排水三轴等试验，研究电石灰化学改性后盐渍土作为公路路基填料的可行性。

由李作恒［8］的液塑限试验结果可知，盐碱土在电石灰改良后塑限WP随电石灰掺入量的增加而逐渐增大，塑性指数IP相应缓慢降低。即降低了原土体的塑性，其亲水性也大大减弱，工程性质得到改善［9，10］。击实试验表明，改良土的最大干密度随电石灰剂量的增大而减少，最佳含水率随电石灰剂量的增大而增加。通过室内CBR试验，采用电石灰改良盐渍土，对盐渍土的最佳含水量和CBR值(用来评定土基材料承载能力和土基抵抗变形能力的指标)影响明显，完全符合高速公路路基设计的路堤填料要求，成为了优良的路基填料。但CBR值的增长速率随着电石灰掺入量的增大而减小，因此电石灰掺量需适量［11，12］。土的三轴试验真实的模拟土体受力破坏规律，试验表明，采用8%电石灰改良盐渍土用于上路床填料，既可降低土基含水量又能保证改良效果［13］。

为了克服盐渍土填料对路基带来的不利影响，通过抗剪强度、无侧限抗压强度和抗压回弹模量试验对掺加不同量的石灰粉煤灰改良土的力学性能进行了研究。结果表明:掺加一定量石灰粉煤灰可以提高盐渍土填料的粘聚力和内摩擦角，填料后期无侧限抗压强度和抗压回弹模量也随石灰粉煤灰掺量的增加而增加［14］。

柳艳华，张宏等［15］研究了石灰固化滨海盐渍土物理力学性质的变化规律，研究发现:经石灰改性后，滨海盐渍土的粒度成分得到明显改善，塑性指数降低，液限降低;石灰掺量在不同的质量分数下，改性土的砂化作用明显，其塑性特征及粒度成分得到明显改善，水稳定性及强度得到显著提高，其浸水无侧限抗压强度已达到二级和二级以下公路底基层无侧限抗压强度的基本要求［16］。

4 石膏改良盐渍土性能的研究

磷石膏是生产磷铵过程中产生的一种废料。作为一种工业废料不仅占用大量空间，制约企业发展，而且对环境污染严重。将磷石膏用于当地公路的建设，不仅可以解决磷铵企业废料的再生利用问题，还可以解决公路建设中的筑路材料需求。

王玉江、吴涛等［17］人在对磷石膏改良盐渍土的研究中发现:磷石膏中的钙与盐碱地中的钠发生反应生成溶解度更高的硫酸盐(硫酸钠)，在水的作用下被淋溶，从而降低了土壤中的盐分，从根本上改变了土壤的理化性能。磷石膏施入盐碱土后，可以降低土壤pH值，增加土壤透水性，促进洗盐速度，达到改良盐渍土的目的。所以采用磷石膏改良盐渍土作为基层与路基填料的基层和路基具有良好的承载能力。

刘毅、黄新［18］通过不同磷石膏和水泥配合比(加固地基)进行一系列工程实践对比研究。研究表明，与单纯用水泥加固相比，用磷石膏与水泥配合加固软土地基可大幅度提高加固土强度，对盐渍土路基的工程性质也有很大的影响。

5 麦秸秆改良盐渍土性能的研究

盐渍土作为一种环境敏感性土，其工程性质随着水、热环境变化而改变。土里盐类遇水溶解，土质变软，强度降低，易产生溶陷、盐涨、翻浆等不良地质问题，造成盐渍土地区公路破坏。对盐渍土地区进行加筋固化处理，增加土的强度和整体稳定性已经成为必然。

在对改良滨海盐渍土的性能试验研究中，天津城市建设学院的学者们通过麦秸秆加筋盐渍土试验研究得出结论:盐渍土中加入适量SH胶防腐处理麦秸秆后，麦秸秆与土之间的摩擦，改变了土的应力应变性能，在相同条件下加筋盐渍土的抗压强度、抗剪强度和抗变形能力明显高于素盐渍土［19，20］。其中柴寿喜等［21］比较了5种布筋区域和4种麦秸秆截面形状在加筋条件下的试验结果，认为适宜布筋区域为下半部，适宜的加筋横截面形状为1/4圆管状。魏丽等［22］得出最适宜的纤维加筋条件为加筋长度比0.16，质量加筋率0.25%。

小麦在我国大部分地区广泛种植，但麦收后遗留下大量的麦秸秆，农民普遍采用燃烧处理，浪费了大量的麦秸秆资源，燃烧不当还容易引发火灾。麦秸秆作为一种天然草木纤维材料，在改良盐渍土性能的同时，不会造成对环境的二次污染，将会成为盐渍土改良研究技术发展的新趋势。

6 展望

与以往单纯的依靠改良农田灌溉设施，进行灌溉压盐和排水减盐，投入大，成本高相比，新的改良技术在研究改良效果，减少优质原材料的使用量的同时，注重生态效益。粉煤灰为燃煤电厂长期排出的废弃物，电石灰为工厂生产乙炔气体排放的废料，麦秸秆为农业废弃物。三者在我国产量大，污染重，处理不当会引发严重的安全隐患。但将其作为改良剂，不仅可以实现盐渍土的资源化，更解决了其大量堆积引发的环境、社会问题。利用改良剂改良盐渍土的研究虽然取得了一定进展，但仍然存在以下一些问题:1)粉煤灰早期活性较低，如何最大限度的激发粉煤灰的火山灰活性，提高粉煤灰利用率。2)在节约成本的前提下，石膏、石灰的掺入是否比现有的盐渍土改良方法更经济。3)土壤是一个复杂的体系，施用含有一定重金属成分的工业废弃物是否对土壤环境友好而不会引发环境的二次污染。4)不同的单一改良剂都可以实现改良盐渍土性能的目的，是否可以将各种改良剂配合使用，找到最佳配合比，实现资源的最优化。5)改良剂改良盐渍土性能后在工程的使用过程中，会不会对埋入其中的构件产生腐蚀作用。6)在冻融循环严重的地区，改良剂对盐渍土的作用是否有所不同。如何处理盐渍土改良处理中存在的不足，实现资源环境的最优化，将成为我国盐渍土处理问题中下一步需要解决的问题。

注:何芳，刘莉，李雪梅，薛家儒，马志鹏五个作者曾参加国家级大学生创新实验:路用纤维橡胶混凝土的收缩性能研究(编号:TMG08);宁夏大学校级创新实验:粉煤灰改善盐渍土的力学性能研究。

［1］ GB 50021-2001，岩土工程勘察规范［S］.

［2］石玉林.《中国1∶100万土地资源图》土地资源数据集［M］.北京:中国人民出版社，1991.

［3］史春乐，俞仲泉，杨涛，等.粉煤灰在地基处理工程中的应用［J］.水利水电科技进展，1997，17(2):30-42.

［4］梁波，邓荣基，丁立.粉煤灰作为填料的水稳性试验研究［J］.路基工程，2000(2):20-22.

［5］高占国，华珞，郑海金，等.粉煤灰的理化性质及其资源化的现状与展望［J］.首都师范大学学报(自然科学版)，2003，24(1):70-77.

［6］杨晓松.粉煤灰改良氯盐渍土工程特性的试验研究［D］.咸阳:西北农林科技大学，2009.

［7］张超，党进谦，马晓婷.粉煤灰改良氯盐渍土强度特性试验研究［J］.人民黄河，2011，33(7):132-134.

［8］李作恒.石灰改良盐渍土路基工程特性试验研究［J］.石家庄铁道学院学报，2007，20(2):45-48.

［9］ GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.

［10］ JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［11］庞巍，叶朝良，杨广庆，等.电石灰改良滨海地区盐渍土路基可行性研究［J］.岩土力学，2009，30(4):40-41.