碱污染红黏土土工试验方法温度效应影响研究

崔雷

【摘 要】通过对碱污染红黏土土工试验方法温度效应影响的研究，研究结果表明，在实验的过程中，温度效应主要是通过对初期侵蚀和中期胶结碱土作用来影响土工试验方法的，因而在实验时应采用低温风干然后再烘干的方式进行含水率和限界含水率测定，同时应采用先风干后烘干方法和中性液体真空抽气方法对比重进行测定。

【Abstract】 Through the research of the influence of temperature effect on the soil test method of alkali contaminated red clay， the research results show that， in the process of experiment， the temperature effect affects the soil test method mainly from affecting the initial erosion and medium-term cementation of alkali soil. Therefore， in the experiment， moisture content and clearance moisture content should be measured by low temperature drying and then drying. Meanwhile， the specific gravity should be determined by the method of air drying and then drying and vacuum extraction of neutral liquid.

【关键词】碱污染；红黏土；土工试验；温度效应

【Keywords】 alkaline pollution； red clay； soil test； temperature effect

【中图分类号】TU447 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0125-02

1 引言

在城市化进程和工业化进程不断加速的过程中，“三废”排放量也呈现出显著增加的趋势，进而导致环境污染日益严重。其中，岩土体污染问题日益成为人们关注的重点。污染土研究是环境岩土工程中的新興边缘学科，在研究过程中，涉及的学科主要有生态学、土壤科学、环境工程、岩土工程以及测试技术等等。目前，污染土研究已经成为热门的研究领域。污染土对温度具有较高的敏感性，在温度变化较大的区域，应对土和污染物中的温度效应给予高度的关注和重视。碱土污染研究是污染土研究的重要内容。依据现行土工试验规程中的相关规定，在对含水率、比重等进行测定的过程中，温度效应对土工试验方法中相应的参数有一定的影响，进而导致准确率不高[1]。因此，本研究通过对不同浓度碱液拌合红黏土在不同温度下的含水率等进行了试验，以探讨碱土作用温度效应对土工试验方法的影响。

2 试验方案

本研究以某项目工程为例，选取的红黏土化学成分主要有SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、CO2、LOSS等，含量依次分别为40.23%、22.35%、1.16%、1.63%、0.15%、1.48%、14.07%。在红黏土土工试验的过程中，烘干法、比重瓶法是较常使用的一种试验方法。在本文的研究过程中，具体步骤如下：首先将红黏土风干，并捣碎，并选择0.550mm筛过一遍。然后，配置污染碱液的浓度，NaOH的溶液比例分别为0.70%、3.80%、7.00%、14.00%、21.00%，冷却后以备用。蒸馏水配置0.00%的NaOH溶液。其中，蒸馏水配置的土样是标准样，是碱土作用参照标准。在实验的过程中，依据红黏土天然含水率的分布规律，预制中高低三种含水率建污染红黏土，其中，高中低的预制含水率分别为36%、56%、76%。同时，将三种预制含水率放置保湿器中进行保湿，保湿时间为24h，然后进行含水率试验、界限含水率试验以及比重试验。

在本试验过程中，试验温度控制范围在20℃至100℃之间。其中，20℃表示的是自然风干的温度。在对其他温度进行控制的过程中，采用的是烘箱进行控制，烘箱型号为DHG-9140B。采用比重瓶法进行试验的过程中，温度控制范围在150℃至200℃之间。

3 含水率试验

3.1 实验过程

在进行试验的过程中，试验步骤如下：①取出具有代表性的试样25g，将其放置在统一规定的塑料盒中，称盒子加湿土质量，并将准确度控制在0.01g。②将土样分别放置在不同的环境下进行烘干，温度分别为20℃、30℃、60℃、90℃、110℃。③统一烘干标准，即24h内质量在0.1g后，将试样放置于温度为110℃恒温下烘8h以上，然后进行衡量。④将试样放置在干燥容器内，冷却后，称量和加干土质量，并将准确度控制在0.01g。

3.2 试验结果

通过比较和分析36%、56%、76%低中高预制含水率，试验结果表明：①在低含水率的过程中，碱液浓度在7.00%以内时，土的含水率整体偏低，且温度变化对含水率测定值没有较大的影响。碱液浓度在7.00%以上时，温度60℃是分界线。当温度在60℃以内时，含水率变大，随着浓度的增加，增长的幅度也加大。当温度在60℃以上时，与60℃以内的情况相反。②在中含水率的过程中，将其与标准样相比，含水率整体是偏大的。同时，在温度不断升高的情况下，含水率整体偏大的程度也在加大。在拌和碱液浓度不断增加的过程中，与①结果类似。碱液浓度在7.00%以上时，随着碱液浓度的加大，温度对含水率测定值的影响也呈现加大的趋势。③在高含水率的过程中，相比于标准样，含水率呈现的趋势是整体偏大的。伴随温度的升高，含水率偏大的程度也在逐渐加大。拌和碱液浓度增加时，14.00%是分界点，呈现的趋势是先增后减[2]。

4 界限含水率试验

4.1 实验过程

在进行实验的过程中，依据的标准是无污染红黏土液塑限分布规律，并采用预制含水率为36%的碱液拌和红黏土，风干后，捣碎并过筛，然后进行实验。试验步骤如下：①样土200g，并使用纯水，将样土调和成均匀的膏状，然后放置于器皿中，湿润过夜。②使用调土刀，将试样搅拌均匀，并填在试样杯中。③将试样杯放在联合测定仪上，并调节联合测定仪，然后进行试验。④试验3次，然后取平均值。⑤取样土15g，将土样分别放置在不同的环境下进行烘干，温度分别为20℃、30℃、60℃、90℃、110℃。⑥对界限含水率进行测量。

4.2 试验结果

在试验过程中，试验结果显示：①温度对减污染土的界限含水率有影响。其中，温度对塑限的影响不到，但对液限的影响较大。在温度不断升高的过程中，液限测定值是降低的。②温度对减污染土的塑性指数也有影响。在温度升高的过程中，土的塑性指数降低。

5 比重试验

5.1 实验过程

在进行比重试验的过程中，步骤如下：①样土风干并捣碎过筛；②在110℃烘箱中烘干，时间为8h。③采用煮沸法和煤油真空抽气方法进行排气。同时，进行测量和称重。

5.2 试验结果

在试验过程中，试验结果显示：温度效应对减污染红黏土额度比重有很大的影响。采用风干煮沸排气方法，比重会随着碱液浓度的增加而呈现出波动性增加的趋势。采用真空抽气方法进行测定，温度效应不存在，且不存在液溢等不良现象[3]。

6碱污染红黏土土工试验方法温度效应影响的机制

目前，碱土作用的机制还不是十分的明确。本研究从碱土作用的四个过程（即前期水解过程、初期侵蚀过程、中期胶结过程、后期溶解过程）分析了温度效应对含水率、比重以及液塑限土工试验方法的影响。通过研究，研究表明，在含水率测定的过程中。初期侵蚀作用的水被蒸发，从而影响了含水率。在液塑限测定的过程中，风干过程缓慢，在进行加热的过程中，中期胶结作用充分发挥，且塑限本身含水率低，反应不充分，因而影响较小。在进行比重测量的过程中，煮沸排气过程中，中期胶结发挥重要作用，导致土液黏稠，因而难以澄清，比重偏低。这就是温度效应的影响机制。

7 结论

减污染碱土作用过程中，其对温度的变化具有较大的影响。在本文的研究中，通过对含水率、界限含水率以及比重的实验，研究表明，各个测定值会随着温度的升高而发生变化，其中，含水率值是偏高的，塑性值和液限值是减小的。在预制含水率不同的情况下，其在变化规律方面也是有很大的差异的，碱液浓度越大，偏差也就越大。在比重测定的过程中，比重会受到取土和煮沸排气的影响，直接将土进行烘干，比重会偏大，采用煮沸排气将土进行风干，比重会偏小。同时，在本文的研究中，研究还表明，温度效應主要是通过对初期侵蚀和中期胶结碱土作用来影响土工试验方法的，因而在实验时应采用低温风干然后再烘干的方式进行含水率和限界含水率测定，同时应采用先风干后烘干方法和中性液体真空抽气方法对比重进行测定。希望本文的研究能够为温度效应的污染土研究奠定基础。

【参考文献】

【1】王麒，陈筠，赵鹏，等.碱污染红黏土物理性质及微观结构试验研究[J].地下空间与工程学报，2017，13（6）：1483-1492.

【2】赵莎，陈筠，赵鹏，等.贵阳碱污染红黏土物理力学性质室内试验研究[J].贵州大学学报（自然科学版），2017，34（1）：77-82.

【3】陈筠，赵鹏，何维锋，等.碱污染红黏土抗剪强度特性室内试验研究[J].长江科学院院报，2017，34（12）：94-100.