干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性_杨俊
第43卷第2期2015年3月河海大学学报（自然科学版）Journal of Hohai University （Natural Sciences ）Vol．43No．2Mar．2015
DOI ：10．3876/j．issn．1000-1980．2015．02．010
收稿日期：2014-04-15基金项目：湖北省教育厅自然科学研究重点项目（D2*******）；三峡大学硕士学位论文培优基金（2014PY017）；三峡大学土木与建筑学院硕士论文培优基金（PY201406）
作者简介：杨俊（1976—），男，湖北武汉人，副教授，博士，主要从事公路特殊土路基处理、路面新材料开发与利用、建筑垃圾及工业垃圾的路用性能研究。E-
mail ：wangjing750301@163．com 干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性
杨
俊1，2，童
磊1，2，张国栋2，唐云伟
3
（1．三峡大学三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北宜昌443002；2．三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002；3．宜昌市交通运输局，湖北宜昌443000）
摘要：为研究风化砂改良膨胀土的收缩指标在干湿循环作用下的变化规律，采用收缩仪对经历不同干湿循环次数的掺砂改良膨胀土试样进行收缩试验，探究试样的线缩率、体缩率、
收缩系数、缩限及胀缩总率在干湿循环作用下的变化特征及机理，建立不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限计算公式。试验结果表明：线缩率及体缩率随干湿循环次数的增加而逐渐减小，经过4次干湿循环作用后二者基本趋于稳定，且风化砂掺量由0增至20%时，线缩率及体缩率的降低幅度最大；随着干湿循环次数的增加，收缩指数呈指数函数降低，在4 5次干湿循环后，收缩系数基本趋于稳定，缩限随干湿循环次数的增加呈二次函数形式增加，且随着风化砂掺量的增加，干湿循环作用下缩限的增加幅度逐渐减小；胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定，在干湿循环作用下通过掺入风化砂，可以有效降低土体的胀缩总率，并使之达到路基填土的标准。关键词：干湿循环；膨胀土；风化砂；收缩指标；胀缩总率
中图分类号：TU443文献标志码：A 文章编号：1000-
1980（2015）02-0150-06Shrinkage characteristics of expansive soil improved with
weathered sand through wet-dry cycles
YANG Jun 1，2，TONG Lei 1，2
，ZHANG Guodong 2，TANG Yunwei 3，
（1．Collaborative Innovation Center of Geological Hazards and Ecological Environment in Three Gorges Area in Hubei Province ，China Three Gorges University ，Yichang 443002，China ；2．Civil and Architectural Institute ，China Three Gorges University ，Yichang 443002，China ；
3．Yichang Transport Bureau ，Yichang 443000，China ）
Abstract ：Using the contractometer ，shrinkage experiments were performed on expansive soil improved with weathered sand through wet-dry cycles to study the variation law of the shrinkage indexes of the improved expansive
soil．Based on investigation of the changing characteristics and mechanism of the linear shrinkage rate ，volumetric shrinkage rate ，shrinkage coefficient ，shrinkage limit ，and expansion-shrinkage ratio of experimental specimens
through wet-dry cycles ，a formula for calculation of the shrinkage limit of the improved expansive soil with different
numbers of wet-dry cycles was established．Some conclusions are drawn from the test results ：the linear shrinkage
rate and volumetric shrinkage rate gradually decreased with the increase of the number of wet-dry cycles ，and
tended to be stable after four wet-dry cycles ，with maximal reductions occurring when the mixed amount of
weathered sand increased from 0to 20%；the shrinkage coefficient decreased exponentially with the increase of the number of wet-dry cycles ，and tended to be constant after four or five wet-dry cycles ；the shrinkage limit increased
by a quadratic function with the numbers of wet-dry cycles ，and the increment of the shrinkage limit gradually
decreased with the increase of the mixed amount of weathered sand through wet-dry cycles ；the expansion-shrinkage
第2期杨俊，等干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性ratio gradually decreased and tended to be stable with the increase of the number of wet-day cycles ，and the value
of the expansive soil decreased significantly by mixing with weathered sand ，which allowed the expansive soil to meet the standard of embankment filling．
Key words ：wet-dry cycle ；expansive soil ；weathered sand ；shrinkage index ；expansion-shrinkage ratio
膨胀土作为一种典型的高塑性黏土，具有浸水强度降低、失水裂隙发育以及反复胀缩变形等不良工程特性［1］
。由于膨胀土含有大量亲水性黏土矿物，因此其工程性质对环境的干湿变化尤为敏感：当其失水干燥时，体积急剧收缩，极易造成路基的不均匀沉陷及路面板断裂，同时产生的干缩裂缝会导致路基抗渗性降低；当其吸水体积膨胀时，会造成路面波浪变形、溅浆冒泥等。膨胀土的收缩指标包括：线缩率、体缩率、收缩系数、缩限及胀缩总率，是进行膨胀土路基设计的重要参数。目前，国内外很多专家学者对膨胀土在干湿循环作用下的收缩指标变化规律进行了大量研究。例如赵
艳林等［2］
对干湿循环后的南宁膨胀土进行的一系列胀缩试验表明，随着干湿循环次数的增加，膨胀土的线缩率、体缩率及收缩系数均呈指数函数形式逐渐减小，且在前3次干湿循环过程中，三者的降低幅度最大。
陈亮等
［1］
通过对河南新乡膨胀土在干湿循环过程中的体积变形特性研究得出：试样径向收缩随着干湿循环
次数的增加而逐渐增大，且在干湿循环过程中，试样的径向变化幅度大于轴向变化幅度。吴华等［3］
采用常规收缩仪，
对南水北调过程中的重塑膨胀土进行了收缩试验，发现在干湿循环作用下，重塑土的线缩率及体缩率逐渐减小、缩限逐渐增大，且都具有不可逆性，当干湿循环进行至5次后，各项指标均趋于稳定。上述研究多数都是研究原状土或重塑土，对干湿循环作用下的改良膨胀土收缩指标变化规律研究得较少，而
JTG D30—2004《公路路基设计规范》［4］
中明确规定：不允许将未经改良的膨胀土直接用作路基填料，因此大多数研究对实际工程的指导意义不强，同时多数研究只是局限在一个或几个收缩指标的研究上，并未对所有
收缩指标进行全面的研究［5］
。
笔者结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程中用到的风化砂改良膨胀土这一新的改良方法，通过干湿循环作用后一系列的收缩指标试验，研究干湿循环作用下风化砂改良膨胀土的收缩指标变化规律，以期为该工程的后续监测提供理论依据，同时也为这种新改良方法的推广奠定基础。
1试验材料
试验用土为湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路某施工段工地的灰白膨胀土，粒度组成（质量分数）如下：黏粒组（＜0.005mm ）含量为17.14%；粉粒组（0.005 0.075mm ）含量为56.28%；砂粒组（0.075 2.000mm ）含量为26.58%［6］；液限为70.53%，塑限为24.09%，塑性指数为46.44，缩限为7.21%，自由膨胀率为43%，相对密度为2.66。
试验所用风化砂为土黄色细砂，取样深度为0.5 2.0m ，天然含水率为13.64%，天然密度为1.65g /cm 3
，相对密度为2.46，活性指数为0.31，不均匀系数为2.84，曲率系数为0.86，级配曲线如图1所示
。
图1
风化砂级配曲线
Fig．1
Particle-grading curve of weathered sand
2试验方案
风化砂掺量α按0、10%、20%、30%、40%、50%设计［6］，不同风化砂掺量下的试样均是在各自的最佳含水率及最大干密度下采用静压法压制成型，收缩试验采用SS -15型土壤收缩仪进行。2.1
干湿循环过程
试样在烘箱中干燥，直至完全烘干，烘干时的温度控制为45?；试样的增湿过程在室温下进行，将成型后的试样固定在定制的多孔板中，采用直接浸水法使试样吸水饱和，此为1次干湿循环。2.2
收缩试验
将干湿循环后的试样在收缩仪上安装好并记录下百分表的初始读数，试验初期，间隔1h 测记百分表读
1
51
河海大学学报（自然科学版）第43卷
数，同时称量收缩仪及试样的整体质量。48h后，间隔6h记录一次百分表读数和整体的质量，待2次百分表读数不变时即完成试样的收缩，取出试样，在烘箱中烘干并称量干土质量。
结合大量已有的试验研究成果及试验中干湿循环后试样收缩指标的实际变化规律，本文将干湿循环次数拟定为5次。
3试验结果分析
3.1干湿循环作用对线缩率及体缩率的影响
试样失水收缩到达缩限时，高度方向的收缩量与试样原高度之比为线缩率，体积收缩量与试样原体积之比为体缩率。线缩率及体缩率均是衡量试样收缩变形程度的重要指标。
定义第i次干湿循环后试样的线缩率e sL i、体缩率e s i分别为
e sL i =
H
－H
i
H
?100%e
s i
=
V
－V
i
V
?100%（1）
式中：H i———第i次干湿循环后，试样到达缩限时的高度，mm；H0———试样的初始高度，mm；V i———第i次干湿循环下收缩试验结束后，试样烘干时的体积，cm3；V0———试样的初始体积，cm3。
不同干湿循环次数后，试样的线缩率、体缩率和收缩系数见表1。
表1干湿循环作用后改良膨胀土的线缩率、体缩率和收缩系数
Table1Linear shrinkage rate，volumetric shrinkage rate，and shrinkage coefficient of
improved expansive soil after wet-dry cycles
干湿循环次数
线缩率/%
α=0α=10%α=20%α=30%α=40%α=50%
0 1.56 1.020.680.550.480.41
1 1.340.820.590.480.410.30 20.980.580.450.340.320.18 30.730.500.320.280.220.15 40.600.430.280.240.180.11 50.530.380.250.220.170.11
干湿循环次数
体缩率/%
α=0α=10%α=20%α=30%α=40%α=50%
0 3.13 2.83 2.53 2.38 2.21 1.91
1 2.04 1.98 1.85 1.8
2 1.70 1.52
2 1.76 1.6
3 1.33 1.20 1.18 1.12
3 1.5
4 1.36 1.100.950.830.82
4 1.22 1.100.950.850.750.64
5 1.12 1.020.870.810.720.63
干湿循环次数
收缩系数
α=0α=10%α=20%α=30%α=40%α=50%
00.510.490.470.390.300.27
10.400.360.320.280.210.20
20.330.280.270.210.160.16
30.270.210.220.190.140.13
40.230.180.160.160.120.11
50.210.160.150.140.120.10
由表1可知：（a）试样的线缩率和体缩率随干湿循环次数的变化规律基本相同，都随干湿循环次数的增加而逐渐减小，最后趋于稳定。（b）在相同的风化砂掺量下，干湿循环0 2次过程中试样的线缩率及体缩率降低速度最快。主要是因为在干湿循环作用下，试样中的黏土矿物逐渐“失活”［7］，水胶黏接力减弱，试样在收缩过程中，颗粒间由于缺少有效黏结而导致裂隙逐渐发育，土颗粒间的间距逐渐增大，当试样的含水率到达缩限时，由于土体中孔隙的增多，试样在轴向及径向上的收缩量逐渐减小，而在试验操作过程中亦发现在前2次干湿循环过程中，试样的裂隙发育速度比后几次干湿循环时快。在干湿循环0 2次过程中，原状土的线缩率及体缩率降低量最大，线缩率降低量达0.58%，占到了线缩率总降低幅度的56%，体缩率降低量达1.37%，占到了体缩率总降低幅度的68%。（c）当干湿循环次数继续增加时，试样的线缩率及体缩率降低251
第2期杨俊，等干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性
速度逐渐减小，干湿循环4次后，线缩率及体缩率基本保持不变。这是因为干湿循环2次后，试样裂隙的发育速度逐渐放缓，孔隙率的增加速度逐渐放慢，当干湿循环4次后裂隙数目基本趋于稳定，因此试样的线缩率及体缩率降低幅度逐渐减小并趋于稳定。（d）在同一干湿循环次数下，试样的线缩率及体缩率随着风化砂掺量的增加而逐渐减小，当风化砂掺量由0增至20%时，二者的降低幅度最大，此时各干湿循环次数下的线缩率降低幅度达65%以上，体缩率降低幅度达35%以上。这主要是因为风化砂掺入后降低了试样黏土矿物的含量，使试样的收缩性能减弱［8］。
3.2干湿循环作用对收缩系数的影响
收缩系数是指试样在收缩前期，含水率每减少1%时的垂直收缩率，是表征土体收缩变形能力的重要指标之一。不同干湿循环次数后，风化砂改良膨胀土的收缩系数见表1。
在相同的风化砂掺量下，试样的收缩系数随着干湿循环次数的增加而逐渐减小，干湿循环4次后收缩系数趋于稳定。
第1次干湿循环后，试样的收缩系数降低量最大，例如α=20%时，收缩系数降低了0.15，占总降低幅度的47%。这是因为在干湿循环1次后土体中黏土矿物大量“失活”，因而土颗粒间的联给减弱，并在分子力作用力下形成较大的土团粒，导致颗粒排列的定向性降低，同时在干湿循环作用下由于裂隙的开展，孔隙率增加，造成土颗粒间的胶结联给比例降低，因此试样的收缩变形能力急剧下降，收缩系数大幅度减小［9］。当干湿循环次数继续增加时，试样收缩系数的降低速度逐渐减小，且在4 5次干湿循环后收缩系数基本趋于稳定。这说明干湿循环的继续进行，对土颗粒的定向排列及胶结联给的影响程度逐渐降低，当干湿循环进行到一定次数后，土颗粒的定向性及胶结联给所占的比例重新达到一种新的“低水平”平衡状态，因此试样的收缩系数逐渐趋于稳定。
在相同的干湿循环次数下，随着风化砂掺量的提高，收缩系数逐渐降低。这是因为风化砂掺入后，降低了试样的黏土颗粒含量，导致膨胀物质减少，另一方面由于风化砂颗粒的阻隔，使土颗粒间的胶结联给比例减少，黏结作用减弱，因此收缩系数逐渐降低。当干湿循环次数较大时（4 5次），可以发现风化砂掺入后试样的收缩系数降低幅度并不明显，例如当风化砂掺量由0增至50%时，在干湿循环4次时收缩系数降低了0.12，在干湿循环5次时收缩系数仅降低了0.11。干湿循环次数较大时，试样收缩系数的降低主要是由于土颗粒的定向排列变差引起的，掺风化砂所造成的黏土含量降低及胶结比例减小对收缩系数降低的贡献率较小［10］。
对表1中的数据进行回归分析，发现在各风化砂掺量下，试样的收缩系数C sL与干湿循环次数i可以用指数函数进行较好的拟合：
C
sL
=A e－Bi（2）式中：A、B———拟合系数，取值见表2。
3.3干湿循环作用对缩限的影响
缩限是指在失水收缩过程中，试样体积停止收缩时所对应的含水率。不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限见表3。
表2不同风化砂掺量下C
sL
与i关系式的
拟合系数及相关系数
Table2Fitting parameters and correlation
coefficients for formula of C
sL
and i under
different mixed amounts of weathered sand
α/%
拟合系数
A B
Ｒ2
00.490.180.98 100.460.250.97 200.430.250.97 300.350.200.96 400.260.180.90 500.250.200.97
表3干湿循环作用后改良膨胀土的缩限
Table3Shrinkage limit of improved expansive soil
after wet-dry cycles%干湿循环
次数
缩限
α=0
α=
10%
α=
20%
α=
30%
α=
40%
α=
50%
07.217.547.918.468.939.38
17.998.058.288.709.209.57
28.388.498.698.909.309.58
38.528.618.788.929.319.60
48.628.668.888.959.329.68
58.648.708.918.969.339.68
351
河海大学学报（自然科学版）第43卷
前2次干湿循环作用后，试样的缩限提高幅度相对较大，各风化砂掺量下的缩限提高幅度均超过了65%，其中原状土缩限的提高幅度最大（为1.17%），达缩限总提高幅度的82%。随着干湿循环次数的继续增加，缩限提高幅度逐渐变慢，当干湿循环到一定次数时（4 5次），试样的缩限逐渐趋于稳定，产生上述现象的原因是：在干湿循环作用下，由于裂隙的开展，导致试样的孔隙率逐渐增加，在试样的收缩过程中黏土颗
粒由于失水体积逐渐减小，增加的孔隙率抵消了很大一部分体积减小量［11］，因此试样在较高含水率下即停止了体积收缩，故缩限逐渐提高。同时试验过程中发现在前2次干湿循环过程中，试样的裂隙发育速度比后
几次干湿循环时快，因此前2次干湿循环作用后试样缩限的提高速度较快，当干湿循环次数较大时，试样的
微观结构及物理力学性质已较为稳定，因此缩限的变化幅度较小［12-14］
。表4不同风化砂掺量下ωs 与i 关系式的
拟合系数及相关系数Table 4Fitting parameters and correlation coefficient for formula of ωs and i under different mixed amounts of weathered sand α/%拟合系数
A B C Ｒ2
00.090.717.280.98
100.070.577.560.99
200.050.467.910.96300.030.248.470.97
400.030.218.930.98500.010.139.380.96
干湿循环5次后，试样缩限的提高幅度随着风化砂掺量的增加而逐渐减小。例如原状土的缩限提高1.43%，风化砂掺量30%时缩限提高0.5%，而当风化砂掺量达50%时，缩限仅提高0.3%。这主要是因为随着风化砂掺量的增加，干湿循环后试样的裂隙数量及孔隙率明显减少，试样在干湿循环作用下性质相对稳定，因此缩限的
提高幅度逐渐减小［15］。
对表3中的数据进行数据拟合后发现在各风化砂掺量下试样的缩限ωs 与干湿循环次数i 间符合较好的二次函数关系：
ωs =Ai 2+Bi +C
（3）式中：A 、B 、C ———拟合系数，取值见表4。
分别将A 、B 、C 与α进行拟合，得
A =0.14α2－0.23α+0.09
Ｒ2=0.98（4）B =1.11α2－1.75α+0.72
Ｒ2
=0.98（5）C =4.33α+7.17Ｒ2
=0.99
（6）将式（4）、式（5）、式（6）代入式（3）中得
ωs =（0.14α2－0.23α+0.09）i 2+（1.11α2
－1.75α+0.72）i +4.33α+7.17
（7）3.4干湿循环作用对胀缩总率的影响
胀缩总率为试样的线缩率与50kPa 下的有荷膨胀率之和，是反映土体胀缩程度的重要指标。不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的胀缩总率见表5。表5干湿循环作用后改良膨胀土的胀缩总率Table 5Expansion-shrinkage ratio of improved expansive soil after we-dry cycles %干湿循环
次数胀缩总率
α=0
α=10%α=20%α=30%α=40%α=50%
0 3.39 3.27 2.01 1.270.880.94
1 2.26 1.550.980.760.700.56
2 1.60 1.140.700.520.490.35
3 1.150.910.470.430.350.2540.680.600.380.300.220.15
50.650.480.300.240.170.10在干湿循环作用下，试样胀缩总率的变化规律与线缩率、体缩率的变化规律大致相同，都随干湿循环次数增加而逐渐降低。第1次干湿循环后，试样的胀缩总率降低量最大，且随着风化砂掺量的增加，这一降低量先增加、后减小。风化砂掺量为10%时胀缩总
率降低量最大（达到1.72%），风化砂掺量为40%时胀缩总率降低量最小（仅为0.18%）。干湿循环1次后，胀缩总率的降低速度逐渐
变慢，当干湿循环到一定次数时（4 5次），胀缩总率趋于稳定。
在相同的干湿循环次数下，试样的胀缩总率随着风化砂掺量的增加而逐渐减小，且随着风化砂掺量的增加，胀缩总率降低速度逐渐变慢。
4结论
a．干湿循环作用下，掺砂改良膨胀土的线缩率及体缩率变化规律基本相同，均随着干湿循环次数的增
加而逐渐降低，
且在前0 2次干湿循环过程中二者降低速度最快，干湿循环4次后二者基本趋于稳定。在451
551
第2期杨俊，等干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性
一定的干湿循环次数下，风化砂掺量由0增至20%时，线缩率及体缩率的降低幅度最大。
b．随着干湿循环次数的增加，掺砂改良膨胀土的收缩系数呈指数函数形式降低，在第1次干湿循环后降低的幅度最大，在4 5次干湿循环后收缩系数基本趋于稳定。当干湿循环次数较大时，随着风化砂掺量的增加，试样的收缩系数降低幅度不明显。
c．掺砂改良膨胀土的缩限随着干湿循环次数的增加而呈二次函数形式增大，且在前2次干湿循环作用后，缩限的增长幅度最大；干湿循环5次后，试样缩限的提高幅度随着风化砂掺量的增加而逐渐减小。
d．掺砂改良膨胀土的胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定，在干湿循环作用下，通过掺入风化砂，可以有效降低土体的胀缩总率，并使之达到路基填土的标准。
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膨胀土膨胀特性的变化规律研究_谭罗荣
第25卷第10期 岩 土 力 学 V ol.25 No.10 2004年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2004 收稿日期：2003-11-04 修改稿收到日期：2004-03-25 基金项目：国家自然科学基金项目（No. 19972068），国家重大基础研究前期研究专项项目（No.2003ccA02233）。 作者简介：谭罗荣，男，1938年生，研究员，从事岩土材科的基本特性与其工程力学性状关系的学研究。 文章编号：1000－7598－(2004)10－1555－05 膨胀土膨胀特性的变化规律研究 谭罗荣，孔令伟 （中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学重点实验室，湖北 武汉 430071） 摘 要：研究了击实膨胀土的膨胀压力p 与50 kPa 下的膨胀率50δ随干密度、饱和度及含水量的变化规律。结果表明：p 和50δ与干密度d r 、含水量w 、饱和度r s 的关系及p -50δ间的关系皆可用幂指数函数描述；在不同条件下，w ，d r ，r s 中的某一个或两个因素可更好地描述p 和50δ的变化规律，一般在高含水量范围含水量因素与干密度因素等价；在低含水量范围含水量因素与饱和度因素等价；含水量一定时干密度因素与饱和度因素等价；存在一临界干密度，干密度大于临介干密度时，膨胀力随饱和度的增加而减小，反之则增加。 关 键 词：膨胀土；膨胀压力；膨胀率；干密度；饱和度；含水量 中图分类号：TU443 文献标识码：A Study on variation regularity of swelling behavior of expansive soil TAN Lou-rong ，KONG Ling-wei (Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics ，Institute of Rock and Soil Mechanics ，Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China) Abstract ：The variation regularity of swelling pressure p and expansion ratio 50δunder 50 kPa pressure with dry density d r ，degree of saturation r s and water content w were i nvestigated. The results show that:the relations between p ,50δand d r ,w ,d r ,r s ;and between p and 50δcan be illustrated in power exponent function ；the variation of p and 50δunder various conditions can be better described by one or two factors that are w ，d r ，r s ；in general ，w is epuivalent to d r while high w ；d r is equwalent to r s while lower w ；and d r is equivalent to r s while certain w ；there is a critical value of dry density ，p decreases as r s increase when d r more than the critical value ，otherwise the conclusion is opposite. Key words ：expansive soil; swelling pressure; expansion ratio; dry density; saturation degree; water content 1 引 言 膨胀土的灾害主要是其失水收缩、吸水膨胀引起的。不均匀的膨胀和收缩使土体拉裂，破坏了土体的完整性；而吸水膨胀使土体密度降低，两者皆可使其强度降低，造成工程坡体失稳滑塌等工程灾害。另外，受限制的强烈胀、缩会造成建筑物拉、胀裂破坏等。 在对一些建筑在膨胀土地区的轻型建筑物破坏实例调查中发现，建筑物墙体、地梁和混凝土地坪，由于地基缩胀而断裂和破坏，其原因就是膨胀土基础在施工期间暴露于大气而失水，在上面覆盖一不透水覆盖层后，由于基础不断从周边，特别是雨后吸水而发生体胀后， 其膨胀力促使覆盖物破坏。当然，如覆盖层足够厚、强度足够高，亦可以 抑制膨胀力而不破坏。因此，膨胀力和胀缩变形的变化规律一直是膨胀土研究的重点研究内容，文献[1]曾研究过某些因素如干密度、饱和度、蒙脱石矿物等对膨胀土的膨胀压力的影响，得到了一些有益的结果。本文在此基础上详细地讨论膨胀土特性指标与其膨胀特性的定量关系。 2 干密度对膨胀特性的影响 研究用的荆门膨胀土取自207国道施工现场，原状样含水量较高、裂隙发育，且裂面光滑，裂面两侧土体联结较弱，易产生滑移。该土击实样的有关试验数据如表1所示，其中p 为膨胀压力，根据规范[2]中的作图法求得；50δ为膨胀测试时膨胀卸荷至50 kPa 时的变形量（线膨胀率），与直接在50 kPa 载荷下的膨胀率有差异，但变化规律应是一致的。
铸造废砂(再生砂),覆膜砂项目可行性研究报告
铸造废砂（再生砂），覆膜砂项目可行性研究报告 中咨国联出品
目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (18) 2.1项目提出背景 (18) 2.2本次建设项目发起缘由 (20) 2.3项目建设必要性分析 (20) 2.3.1促进我国铸造废砂（再生砂），覆膜砂产业快速发展的需要 (21) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (21) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (22) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (22) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (22) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (23) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (23) 2.4项目可行性分析 (24) 2.4.1政策可行性 (24) 2.4.2市场可行性 (24) 2.4.3技术可行性 (24) 2.4.4管理可行性 (25) 2.4.5财务可行性 (25) 2.5铸造废砂（再生砂），覆膜砂项目发展概况 (25) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (26) 2.5.2试验试制工作情况 (26) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (26)
浅述膨胀土判定方法与标准
浅述膨胀土判定方法与标准 膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成，对环境湿热变化敏感的高液限粘土，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩，同时具有多裂隙性，超固结性，强度衰减性等特殊性质。膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形，铁路路基边坡经常坍方、滑坡，公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩，路堤边坡滑坍，以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害，公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。 膨胀土主要特征： 1、粘粒（<0.002mm）含量》≥30%； 2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位； 3、土体随含水量增加，体积膨胀产生压力，土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝； 4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复，引起强度衰减； 5、属于液限大于40%的高液限粘土； 吸水膨胀，失水收缩是粘性土共性，膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。若对膨胀土漏判，会给工程埋下隐患，造成病害。若把普通粘土误判成膨胀土，或对其胀缩潜势判断有误，将增大工程规模，增加工程造价造成浪费。故正确判定膨胀土在工程中意义重大。 当今，国内外判定膨胀土的方法指标很多，甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。基本分为物理法、化学法、力学法。物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定；化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定；力学法主要以膨胀力指标判定。还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。 一、国外判别方法 1、前苏联建筑法规： ①土质遇水，eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性， 式中：eL——液限状态WL时土的孔隙比， e0——天然状态时土的孔隙比； GS——土的相对密度；
膨胀土的判别与分类
膨胀土的判别与分类 路基土工 2008-05-03 20:02 阅读19 评论0 字号：大中小 膨胀土的判别与分类 --摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果 膨胀土在我国大部分地区均有分布。膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。一、膨胀土的定义 1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。” 二、膨胀土判别指标 要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。所以对膨胀土的判别原则，首先应从工程地质观点出发，分析土体的裂隙特征，概括出能反映膨胀土工程性质的实际情况，能代表膨胀土规律的主要指标。 能否充当膨胀土的判别指标，主要看它能否满足以下三个条件： 能反映膨胀土的本质; 指标的测定简单便捷; 指标数据可靠，重现性好。 可能用来判别膨胀土的指标分述如下： （1）界限含水量反映土粒与水相互作用的灵敏指标之一，在一定程度上反映了土的亲水性能。它与土的颗粒组成，粘土矿物成分，阳离子交换性能，土粒的分散度和比表面积，以及孔隙水溶液的性质等有着十分密切的关系。通常有液限、塑限、缩限三个定量指标。 （2）胀缩总率反映膨胀土粘土矿物成分和结构特征。 （3）粒度成分反映膨胀土物质组成的特性指标。
铸造循环经济与废覆膜砂的再生利用资料讲解
铸造循环经济与废覆膜砂的再生利用
铸造循环经济与废覆膜砂的再生利用 1、废覆膜砂再生利用是铸造循环经济发展的重要一环是一种清洁化生产。（略） 2、废覆膜砂的再生 （1）再生原理： 酚醛树脂砂再生依据原理就是废砂在高温下再生，能使硅砂中晶体形硅的氧化物——石英由α晶形向同一结构变体β晶体转变，降低硅砂热膨胀率。再生砂使用时，能减少铸件的变形、毛刺等缺陷。废砂再生时，还使硅砂表面树脂膜燃烧及硅土金属氧化物等杂质剥离，提高硅砂中硅氧键活性。可使再生砂代替原砂生产覆膜砂时提高包覆性，增加砂强度，防止铸件粘砂和气孔。 表l：石英变体的性质特点： （2）再生砂的生产过程 沸腾风机沸腾式冷却除尘系统石英微粉斗式提升机烟气排放废砂输送沸腾式焙烧振动破碎废砂预热斗式提升机螺旋给料再生砂储斗高效磁选中间砂斗覆膜砂生产线铁渣 本公司使用的生产线由预处理系统、热法再生装置，除尘系统和电控系统组成。 整个生产线自动化程度高，一般情况下只需1人操作，每小时再生废覆膜砂1.5～2 t。耗柴油15～20／t。生产环境清洁，没有黑烟和粉尘。生产线的预热器和焙烧炉很有特点。预热器采用立式逆流结构，内部设有缓冲板，砂粒从入口进入，靠自重落下，热烟气在内自下上升，使砂粒得到预热，螺旋给料机使旧砂均匀进入预热器。焙烧炉采用沸腾床床上加热方式。本炉由炉体、燃烧系统和鼓风系统等组成。炉体的4个侧面和顶面用耐火材料砌成，低面为沸腾床。燃烧系统随燃料种类不同而异，当采
用柴油时，由油泵、控制阀、烧嘴助燃风机等组成。当采用热煤气时，由煤气发生炉、烧嘴和助燃风机等组成。砂粒从预热器均匀进入炉内，烧嘴发出的火焰与沸腾的旧砂直接接触，把砂粒加热到设定温度，使表面的树脂膜烧去或烧焦失去粘结力。经焙烧后的砂粒从一端进入冷却床。 将再生砂储斗与覆膜砂生产线的原砂提升机相接一边生产再生砂一边生产覆膜砂，带有余热再生砂的使用，不但提高了覆膜砂生产效率，还节约了生产覆膜砂所需燃料。从除尘系统下来的石英微粉配成粘结剂和砂芯修补膏自用。整个再生过程无二次固体物排放。 （3）再生砂分级 为节约能源，避免过度再生，我们根据再生砂用途不同，将再生砂分为三个层级，分别在第一级600℃～650℃。，第二级700℃～750℃，第三级850℃以上三个温度控制区域进行废砂再生。 将再生砂分级使再生过程更加有目标性的控制。便于生产和减少成本。这一理念是我们首次提出，并在废砂再生生产中有长达一年的生产实践。 3、再生砂在覆膜砂生产中的使用 表2：再生砂与原砂性能对比表 再生砂与原砂都是用于树脂砂加工或铸造造型，通过性能指标对比表可以看出。再生砂的使用性能比原砂有显著提高。 （1）热膨胀降低 废壳型（芯）砂经过浇铸后，有一部分接触铁水的原砂已发生相变，经再生后，此时的砂已基本完成，膨胀率从1．3％～1．5％降至0．5％。硅砂高温膨胀率的降低，
高岭土和膨胀土特性
高岭土与膨胀土特性 一、高岭土： 质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域，一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料，另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。 1. 化学式 Al2O3-2SiO2-2H2O 2．粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理，是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%，造纸填料小于2μm的占78—80%。 3．可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得，以kg·cm表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 4．结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15粒级占70%，0.15—0.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 5．粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力)，单位是Pa·s。粘度的测定，一般采用旋转粘度计，以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约0.5Pa·s，高速涂布时要求小于1.5Pa·s。
驷马山分洪道膨胀土特性及其滑坡治理
驷马山分洪道膨胀土特性及其滑坡治理 吴彩虹 (安徽省水利水电勘测设计院,安徽蚌埠 233000) 摘要:本文以安徽省滁河驷马山分洪道膨胀土为研究对象,对分洪道不同河段的膨胀土边坡进行取样,开展了膨胀土在不同工况条件下的物理力学试验。通过室内试验和现场监测,获得了膨胀土膨缩变形与土体抗剪强度变化等特征参数。经过对分洪道边坡滑动形成机理和变化规律的调查和分析,提出了膨胀土边坡稳定计算中强度取值的建议和边坡滑动的治理措施,为分洪道扩大工程及其同类工程设计提供了地质依据。 关键词:膨胀土;胀缩变形;边坡稳定;浅层滑动 中图分类号: P64213+ 9;TU443 文献标识码: B Properties of the expansi ve soil along Si m ashan fl ood -diversion channel and the landsli de correction W u Ca i h ong (A nhui Survey and D es i gn Instit u te of W a ter Conservancy &H ydrop o w er,Bengbu 233000,Ch i na) Abstract :The m echan ica l pr operties of t h e expansive so il sa m pled fro m d ifferent slopes along Si m ashan fl o od-diversion channe l of Chu R i v er are studied under differentw orking cond itions .Based on the results o f t h e i n door experi m en ts and the field m on itori n g ,the corresponding para m eters for the s w elli n g and shrinking defor m ation and the shear strength of the so il are obtained.The m echanis m for slope sliding is discussed and t h e correspond i n g m easures to con tro l the landsli d e are a lso suggested ,w hich pr ov i d e the geo l o g ica lbasis for t h e project and o ther si m ilar projects .Key w ords :expansi v e so i;l s w elli n g and shrinking defor m ati o n ;slope stab ility ;sha ll o w sli d i n g 收稿日期: 2009-03-20;修订日期: 2009-07-29 作者简介:吴彩虹(1975-),男(汉族),安徽巢湖人, 大学本科,高级工程师. 1 工程概况 驷马山分洪道是一条跨苏、皖两省的人工开挖河道,位于滁河南岸,上起滁河干流右岸和县的金银浆,向东南穿过驷马山切岭,经石桥镇、乌江镇,至驻马河口汇入长江,河道全长2714km 。分洪道于1969年底开工建设,1971年竣工通水,是当地农业灌溉、滁河分洪和航运的一条重要水道。 分洪道自1974年至2008年间先后发生大的滑坡8次,小的滑坡30多次,上述滑坡并不都发生在边坡较陡的切岭段,有一些是在1B 5或更平缓边坡上出现。2008年汛期滁河发生大洪水,给沿河两岸造成巨大的经济损失,严重威胁了南京市的防洪安全。分洪道右岸扩挖,将分洪道分洪流量由目前的500m 3 /s 扩大到1000m 3 /s 的设计方案已获国家发改委的批准,工程即将进入实施阶段。如何解决膨胀土地区边坡稳定问题成为该工程的重要课题。 2 膨胀土的矿物成分与化学成分 膨胀土是一种含有大量亲水性矿物,湿度变化时有较大体积变化,变形受约束时产生较大内应力的特殊土。为了解本地区膨胀土的矿物成分,我们对这一地区进行分区取样,对试样进行X 射线衍射与电镜扫描试验。 试验结果表明:测区内土样的矿物成分差别不大,主要由碎屑矿物和粘土矿物组成。碎屑矿物中石英占18%~28%,钠长石占8%~10%,钾长石占2%~6%;粘土矿物中蒙脱石占31%~36%,伊利石占18%~28%,高岭土占6%~13%,各类 矿物成分统计情况见图1。 测区土样的主要化学成分是S i O 2、A l 2O 3和
膨胀土处理
摘要：对膨胀土的工程地质特性分析，结合多年对膨胀土地基有效处理的实践经验，提出对膨胀土地基处理的要点，供大家参考。 关键词：膨胀土；地基特性；处理 膨胀土是一种粘性土，其粘粒中含多量的亲水矿物，又具有大量的利于水楔的微裂隙结构，在环境湿度变化的影响下，土体将产生强烈的胀缩变形，粘土均具有吸水膨胀、失水收缩的性能，只有当其膨胀压力或收缩裂缝反复作用，达到危害砖石结构建筑物的稳定和安全时，才称此粘土为膨胀土。膨胀土对建筑物的危害性的研究越来越得到重视。 1 膨胀土在我国的分布及判别 1.1 膨胀土在我国的分布 我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一，每年我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000×104平方米左右。在北京、河北、西安、成都一线东南的广大区域内，膨胀土的分布最普遍，也最集中，在晋、冀、鲁、豫、陕、川、云、贵、桂、粤、湘、甘、苏、鄂等省区均有分布。 1.2 膨胀土的判别 土的试验指标中粘粒含量>35%，塑限≤13%，液限≥38%，胀缩总率≥5%，达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。自由膨胀率<40%时为非膨胀土；40%≤自由膨胀率<65%时为弱膨胀性土；65%≤自由膨胀率<90%时为中膨胀性土；90%≤自由膨胀率时为强膨胀性土。另外，不同类型的膨胀土具有不同的结构特征。灰白色粘土，网状裂隙很发育，土体呈碎块状结构，水对其影响特别显著，为强膨胀土；棕黄色粘土，裂隙发育充填有薄层连续白色粘土，呈层状结构，水对其影响显著，一般为中膨胀土；棕黄或红色粘土夹姜石，裂隙较发育，部分为灰白色粘土充填，呈厚层状或块状结构，一般为胀土（也为中等膨胀土，但其膨胀性稍差一些）；灰褐或褐黄色粘土，裂隙不发育，随机分布，呈块状结构，一般为弱膨胀土。 2 膨胀土地基特性及其在建筑物的破坏特征 2.1膨胀土地基特性 膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性，并且有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性。地基膨胀土浸水膨胀，建筑物则上升隆起；地基膨胀土失水收缩，建筑物则产生下沉或开裂，膨胀土的胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。膨胀土在一般性自然条件下，表现为强度较高、压缩性较低、含水量小、呈硬塑状态，很容易被误认为是原状土，因此对建筑物具有相当大的潜在破坏性。膨胀土的胀缩性和裂隙性是它的两个重要属性，而压力和含水量又是影响膨胀土性能的两个主要的外界因素。土的膨胀率在不同的压力下是不同的，基底压力越大，土膨胀率越低；相反，基底压力越小，则土的膨胀率越高，膨胀度越大，越容易发生破坏，而含水量的变化则表现得更为突出。例如，在膨胀土地区的建筑物的变形与破坏，在雨季，含水量大，而产生隆胀破坏；在旱季，含水量降低，则出现收缩裂隙现象严重。 2.2 膨胀土地区建筑物破坏特征
膨胀土的判别及其危害防治
膨胀土的判别及其危害防治 【摘要】：文章阐述了膨胀土的判断方法及几种防治处理措施 【关键词】：膨胀土危害判别防治 1 膨胀土的危害 膨胀土是指土中粘土矿物成分主要由亲水性粘土矿物组成，具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。而且，这种土强度较高，压缩性很小，并有较强的膨缩特点。 在其上的构筑物随季节气候的变化而反复产生不均匀的升降，而产生大量裂缝。另外膨胀土的超固结特性不仅使路堑边坡坡脚产生较大的剪应力，而且还会带来强度的应变软化，造成边坡坍滑。 2 膨胀土的特殊性质 2.1膨胀干缩性 膨胀土中含有较多强亲水性粘土矿物质，如蒙脱石、伊利石等。当土体浸水时，土颗粒表面的结合水膜增厚，使颗粒间距拉大，从而引起土体膨胀；当土体失水时，结合水膜减薄，颗粒间距缩小，从而引起土体缩小。随着土体含水量的增减，膨胀力也产生相应的变化。2.2 多裂隙性 反复的干缩湿胀，致使土中的裂隙十分发育。裂隙不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也为地表水的浸入形成了通道。而水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。 2.3 超固结性 在地质历史上，膨胀土地层曾受过比现在更大的前期固结压力，使土体处于超固结状态。 2.4力学性质 2.4.1膨胀潜势 简单的讲，就是在室内按AASHO标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。 2.4.2膨胀力 膨胀力，也就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘
膨胀土知识
膨胀土知识简介 1膨胀土的研究意义 膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成，液限大于40%，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。在自然条件下，一般多呈硬塑或坚硬状态，具黄、红、灰白等色，裂隙较发育，常见光滑面和擦痕。膨胀土分布广泛，在世界六大洲的40多个国家都有分布。自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题，膨胀土开始引起人们的关注。由于它具有显著的胀缩性，存在较多裂隙软弱面，常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏，给人民的财产造成巨大的损失。膨胀土给工程建筑带来的危害，既表现在地表建筑物上，也反映在地下工程中。它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基；甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。以至从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的[1]。这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理的，美国工程界称之为“隐藏的灾害”。据统计，美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和，全世界每年造成的损失达50亿美元以上。 我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，先后己有20多个省市发现有膨胀土，其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省（见图1－1），在内蒙、东北等地也有发现。早在五六十年代，就因其工程问题引起人们对它的重视。我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右，铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区，膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。 我国膨胀土主要分布中西部地区，见表1－1。长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一（见图1－1）。从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中
膨胀土路基施工有关研究
《铁道工程学报》2004年04期 浅谈膨胀土路基施工 孙继伟,王军 膨胀土具有吸水膨胀软化,失水收缩开裂及反复变化的特点,易形成路基病害。路堤在降雨后沉降、变形较大和边坡坍肩、路肩开裂以及造成发生路堑堑坡冲蚀、剥蚀、溜坍及滑坡等现象。结合西安～南京铁路施工实践,本文从确定施工 参数入手,着重阐述了控制膨胀土路基病害的施工方法。 【作者单位】：华铁工程咨询公司北京100037 (孙继伟);华铁工程咨询公司北京100037(王军) 【关键词】：膨胀土;施工参数;控制病害;施工方法 【分类号】：U213.1 隧道建设>> 2006年26卷2期>> 摘要 膨胀土路基施工技术 堤（堑），膨胀土浸水路堤、水塘路堤（堑）、软土路堤等。主要介绍该标段膨胀土水塘路堤、 软土路堤基底处理技术和膨胀土路堤（堑）的施工及边坡、基床防护技术。(共4页) 膨胀土路基施工工艺 王佃军 膨胀土是一种除具有一般粘性土所共有的物理、化学性质外，主要是由亲水性粘土矿物成份 —蒙脱石、伊利石和高岭土所组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂的变形特征。 根据膨胀土的物理、化学特性，膨胀土分强膨胀土、中等膨胀土和弱膨胀土三类。 类别工程地质特征粘土矿物成分粘粒含量% 液限WL% 塑限WP% 自由膨胀率% 胀缩 总率% 强膨胀土灰白色，灰绿色，粘土细腻、滑感特强，网状裂隙发育，有蜡面，易风化，呈细
状。蒙脱石为主＞50 ＞48 ＞25 ＞90 ＞4 中等膨胀土以棕、红、灰色为主，粘土中含少量粉砂，滑感较强，裂隙较发育，易风化，呈碎粒状，含钙质结核。蒙脱石伊利石35-50 40-48 18-25 65-90 2-4 弱膨胀土黄褐色为主，粘土中含较多粉砂，有滑感，裂隙发育，易风化，呈碎粒状，含较多钙质或铁锰结核伊利石 高岭石 蒙脱石＜35 ＜40 ＜8 40-65 0.7-2.0 很显然，强膨胀土的土质特性最差，中等膨胀土次之，弱膨胀土较好一点。 我国是一个强膨胀土区域分布较广的一个国家，随着我国国民经济的高速发展，我国的公路建设进入了以高速公路为标志的快速发展阶段，为减少资源的浪费和人为地破坏生态环境，在我国高速公路的施工建设中根据施工环境采用就地取土的原则。根据膨胀土的特性及高速公路建设的需要，强膨胀土不能够作为路基填料，中、弱膨胀土必须经改性后方可作为路基填料使用，现结合本工程路基中、弱膨胀土改性施工工艺以供探讨和商榷。 一、原材料要求 石灰：必须具有三级及三级以上要求，并做好每批次的等级抽查工作及施工现场堆放工作。土料：在取土坑应清除表层有机土层，对有机质含量超过5%的土和强膨胀土不能作为路基填料。 二、施工工艺 1、根据膨胀土的本身特性，在进行膨胀土路基施工时应尽可能地避开雨季施工，对因工期要求不可能避免时必须采取有效措施。 2、根据地形特点做好路基施工前的清表，碾压和原地翻松处理工作，挖排截水沟，增大路基表面横坡。 3、根据土场料源做好取土坑击实，试验绘制石灰剂量标准曲线，因料源不同土的最佳含水量和最大干密度存在较大差异。不同的取土坑对应不同的击实标准。因膨胀土的特殊性宁淮高速公路施工时结合现场碾压情况，在膨胀土改性路基施工中在90区、93区采用“干法”标
铸造废砂处理
关于湿型砂铸造工厂的废砂 湿型铸造生产中，生成需要扔掉的废砂（包括粉尘）是不可避免的。问题是废砂量有多少。从一个铸造工厂的原砂量（包括混制型砂和砂芯砂时加入的原砂）就能知道需扔掉多少废砂。因为进入工厂的砂量与排出废砂量是基本相等的。换句话说，向砂系统加入多少东西，就需要排出多少东西。排出废砂多，就必须多向砂中加材料。 国外的一些工业化国家中，很多铸造工厂近处堆积废砂的废料场地都已堆满，必须花费大量运输费用将废砂运送到远处。此外，不少国家的环保条例越来越严格。为了保护水源，对固体废弃物的成分有专门限制，废料场不但收费而且需上税。结果是扔掉一吨废砂比买进一吨新砂还贵的多。美国通用汽车公司在北美的铸造工厂每年购入原砂65万吨。原来所用的西密歇根沙丘已然枯竭。就近的废砂堆积场已满，必须将废砂运至远处抛弃，而且政府的法规使丢弃废砂的费用大大增高。买新砂价格每吨＄10～20，将废砂送至远处扔掉则需＄30～85。依里诺州1991年统计220家铸造厂一年生成废砂80万吨，其中92.3％为湿型砂的废砂。州当局警告到1994年就没有抛弃废砂地可用。 我国目前的环保规定还比较宽松，对于远离大型城市的中小铸造厂可能暂时还没有遇到抛弃废砂的困难，而大型铸造工厂大多已经感到废砂场地不足的问题。因此也需要研究如何减少废砂的生成来源和如何减少废砂，如何利用废砂。 1 减少废砂的措施 减少废砂总的原则是拿旧砂当做宝贝，而不是垃圾。以下具体讨论废砂是怎样形成的，有何办法减少废砂： ⑴大砂块:用挤压造型等无箱型生产小件的铸造工厂，通常使用滚筒落砂机或滚筒落砂冷却机。砂型进入滚筒体内随筒体旋转到一定高度时，靠自重落到筒体下方，在相互间不断撞击和摩擦作用下，砂型与铸件分离并顺着螺旋片方向到达筒体栅格部分进行落砂。滚筒落砂机能够破碎砂块和砂团，即使型砂湿强度较高，砂型紧实度高，落砂后的旧砂都能够全部回用。这种滚筒落砂机外形比较大，国产8150型筒体长度12630mm，筒径φ2000mm和φ2600mm，生产率铸件5~6t/h，型砂25~30t/h。天津郊区一家用挤压造型生产冰箱压缩机铸件厂，考虑厂房面积限制，自制小型滚筒落砂机，直径约只φ800mm，长度约6000mm使用结果砂块不能破碎，只好拆除。 生产薄壁和中等大小铸件时，为了防止铸件损坏只能用惯性振动落砂机，或惯性振动输送落砂机。经常遇到的问题是砂块不能完全破碎，只要型砂強度稍高或紧实硬度稍大，就会出现大量砂块停留在落砂栅格上不肯通过而被扔掉。高宻度大砂型的边角未受到铁液的热作用更难破碎。北京某液压件铸造厂的高压线出现大量砂块随铸件被鳞板输送机运至清理工部，只好用工人推手推车运回，但仍然有一些旧砂块当做废砂被扔掉。应当在选用设备时选择栅格长和激振力强的落砂机，例如国产L254落砂机长度6160mm就比长度只3060~5082mm的砂子振碎通过栅格的机率更多些。即使如此，高强度高密度砂型落砂时，仍会有砂块跑掉。有人提出可以在落砂栅格上吊挂一些重型铁链，阻掉砂块向前自由运动。另一办法是在铸件尺寸精度允许条件下，尽量降低型砂湿压强度和紧实程度。湿压强度140~160kPa和砂型硬度85~90°能够浇注出好铸件，就不必将湿压强度提高到180~220kPa和砂型硬度达到95°。 ⑵砂芯:很多工厂都要求将溃散砂芯做为废砂扔掉；未烧枯的砂芯头更认为有害之物，必须扔掉。因而打箱落砂时的砂芯成为废砂必然的组分。这是因为溃散砂芯的混入使型砂性能变散和脆。但是溃散砂芯还有优点：能够协助混砂加入的原砂来补充砂粒损失。对铸铁件来说，能够协助混砂加入的煤粉来使铸件表面光洁。为了解决溃散砂芯堆型砂性能的不利作用，可以采取的措施是：将混砂时间延长一些；稍微多加少许膨润土；加入少量α-淀粉。以上三个措施中任何一个都是有效的。至于砂芯头的利用也是可能的。如果将砂芯头破碎成散粒，也可以混制湿型砂。含有一些未烧掉的粘结剂也并不会形成气孔缺陷，通常树脂自硬砂的旧砂再生后灼减量允许不超过3.5％，砂芯头的灼减量肯定低于这个数值。 近年来国外一些多砂芯铸造工厂采取将溃散砂芯和芯头再生处理后与原砂混合用于制芯。例如荷兰一家公司将未通过多角筛的砂芯团块用破碎机加工成散粒，配制冷芯盒砂芯中12％为破碎砂芯。近来德国有些人提出大批量生产汽车件等产品铸造厂可以采用分别落砂的办法：铸件冷却后敞开上型，取出带有砂芯的铸件单独落砂，所得砂子主要是已被烧枯的溃散砂芯和少量附着的型砂，
高岭土对钙离子的吸附特性研究
高岭土对钙离子的吸附特性研究 宋玲玲，冯 莉，苟远诚，阮继政 （中国矿业大学化工学院，江苏徐州 221008） 摘 要：采用静态吸附的方法考查了吸附时间、温度、Ca2+浓度、吸附剂浓度和振荡强度等因素对高岭土吸附Ca2+的影响，研究了Ca2+在粘土颗粒表面的吸附特性。研究表明：高岭土对的Ca2+吸附过程分2个阶段，快速吸附和缓慢吸附，并且随温度的升高吸附平衡时间缩短；该吸附过程的最适温度在20 ℃左右；随吸附剂浓度升高，平衡吸附量减小，直至达到平衡；实验范围内，随振荡速度增大，平衡吸附量增加。 关键词：高岭土；钙离子；吸附 中图分类号：X703文献标识码：A 文章编号：1673－7180(2009)12－0864－4 Adsorption prorerties of Ca2+ kaolin Song Lingling，Feng li，Gou Yuancheng，Ruan Jizheng (School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China) Abstract: The adsorption properties of calcium ions on kaolin under the influences of adsorption time, temperature, calcium ions concentration, adsorbent concentration, and surging intensity were studied by static experiments. The result indicates that the adsorption process was departed into two stages , rapid and slow adsorptions, and the adsorption equilibrium time was shortened with the temperature rising; the optimum temperature of this process was around 20 ℃；the adsorption equilibrium capacity was reduced with the concentration of adsorbent rising, until up to an equilibrium; in the experimental context, the adsorption equilibrium capacity increases with the Rotate-speed rising. Key words: kaolin；calcium ions；adsorption 0引 言 高岭土等粘土矿物是造成煤泥水难沉降的主要原因，而添加混凝剂是最常用的煤泥水处理方法[1]，以无机钙盐类为主[2]。因此，粘土跟Ca2+的吸附过程的相关研究对煤泥水处理的实际生产具有一定的指导意义。各种吸附剂对不同重金属离子的吸附过程的研究已有不少报道[3-6]，但是粘土对钙离子的吸附研究不多。本文研究了吸附时间、吸附剂的浓度、混凝剂的浓度、温度、振动强度等因素对粘土矿物吸附钙离子过程的影响，该研究未见报道。 1原料和方法 1.1药品和仪器 基金项目：创新研究群体科学基金(50921002)；教育部重大项目(308011)；创新学者攀登计划(BK2008006)；江苏省青蓝工程作者简介：宋玲玲(1984－)，女，硕士研究生 通信联系人：冯莉，教授，cumthgfl@https://www.docsj.com/doc/721320655.html,
废砂再生处理方案
废砂再生处理方案 Prepared on 24 November 2020
废砂再生处理方案 我公司铸造废砂排出点有5处：潮模回砂线精细六角筛筛出处、潮模打箱后铸件存放处、树脂砂回砂线破碎机排出处、清理工段地面散砂集中处、抛丸清理后筛出钢丸处。 废砂种类：粘土砂（主要是粘土煤粉砂，内含热芯盒覆膜砂，有时有少量呋喃树脂砂）、呋喃树脂砂 平均每月排出的废砂数量可以根据正常生产情况下平均每月加入的新砂数量进行估算。2012年8~12月份加入的新砂数量统计如下（吨）： 其中的陶土、煤粉除在线回用外，大部分可以认为被作为粉尘抽出，所以，潮模生产线平均每月排出的废砂量最多为添加的水洗砂和覆膜砂的和，即约为 250吨左右；树脂砂生产平均每月排出的废砂量约为200吨左右。 粘土废砂再生砂指标：粒度50/100目，三筛粒度集中率≥75%， 微粉量≤%，灼烧减量≤%，酸耗值≤7ml， 树脂砂废砂再生砂指标：粒度40/70目，三筛粒度集中≥80%， 微粉量≤%，灼烧减量≤%，酸耗值≤5ml 全流程处理后再生砂颜色均呈新砂原色。 达到以上指标的再生砂可以替代新砂用于粘土砂和树脂砂芯砂。 粘土砂废砂再生方案： 方案一：CRG再生机处理方法，废砂经破碎、磁分后，经定量加料机构加入CRG 再生机进行再生。工艺处理流程如下图。 方案特点：
再生原理: 旧砂经定量加料机构进入再生盘，被高速旋转的再生盘加速，在再生盘内壁和反击圈内壁相对静止不动得积砂上进行反复搓擦、撞击，去除砂粒表面的惰性膜，从反击圈和再生盘间隙落下。同时和再生盘同轴的风叶向上鼓风，形成强气流使落下的砂子沸腾、风选去除处理下来的惰性膜及灰尘，从而完成旧砂再生。 2.再生效果：与生产线上回用旧砂相比，再生砂含泥量降低40%，有效煤粉、有 效粘土有部分残余；微粉含量降低，砂粒三筛集中率提高。全用再生砂补充粘土、煤粉混制的型砂性能优于正常生产使用旧砂加新砂配制的型砂性能，其湿压强度、透气性提高，型砂水分降低。 3、再生砂可部分代替新砂进行循环利用，使新砂加入量减少3%，同时可降低粘 土、煤粉加入量。对我公司含有覆膜砂、树脂砂的混合粘土废砂，再生后应用40目筛进行分级筛选，筛出的再生砂直接用于粘土砂生产，再生砂筛上部分须经进一步处理利用。 4、该方案的不足：废砂没有实现彻底再生，特别是废砂中的覆膜砂、树脂砂只是 部分脱模，再生砂应用受到一些限制，并且不能完全解决废砂的排放问题。方案二：适温焙烧与机械法联合再生方案 由于粘土砂废砂中含有一定数量的覆膜砂、树脂砂，所以先经适温焙烧去除砂粒表面的树脂层及废砂中的碳分，再经离心冲击搓擦等机械法去除砂粒表面的惰性黏土层，从而使废砂得以彻底再生，达到焙烧砂的标准。具体工艺流程如下： 混合废砂→破碎筛分→磁分→(烘干) 过筛分级←风选除尘←机械再生 方案特点：