水分子能与黏土矿物发生作用并吸附于其表面,从而在黏土颗粒表面形成结合水。结合水对于黏土的可塑性、膨胀和收缩等物理性质以及强度、变形等力学性质有着重要影响,土中结合水的特性研究对于改善土的工程性质有着重大意义。本文通过等温吸附试验和热分析试验定量划分了不同类型结合水的界限。在此基础上,采用自行配制的离子土壤固化剂对黏性土表面结合水进行了改性试验。本文进行的主要工作如下:(1)根据总亲水性法原理建立了可动态观测黏土与水分子之间作用情况的试验方法,即等温吸附试验和热分析试验,阐明了试验原理和试验方法。提出了通过降低土颗粒周围水化阳离子浓度来减小土颗粒表面渗透结合水含量的方法,从而改善黏土的工程性质。(2)在23℃下对几种典型黏土矿物进行了等温吸附试验,结果表明:当温度处于23℃的情况下,黏土对水分子的吸附曲线在水气平衡压p/p_s=0.9处发生明显转折,被测土样对水分子的吸附量急剧上升,且转折点前后水合黏土的密度以及土颗粒表面结合水的平均密度都有明显变化,说明此时黏土颗粒表面所吸附的水的类型和性质发生了变化,黏性土颗粒所吸附的水开始由吸附结合水向渗透结合水过渡。(3)通过热分析法对几种典型黏土矿物进行了热失重分析和差示扫描量热分析,论证了黏土矿物中水的存在类型及其温度界限,结果表明,水合黏土中的自由水、渗透结合水以及吸附结合水分别会在25~75℃、75~120℃、120~230℃的热反应温度区间内脱去。(4)进行了黏性土表面结合水改性试验,利用离子土壤固化剂对蒙脱土进行处理,采用塑性指数最低值和渗透结合水含量最低值作为不同浓度离子土壤固化剂对试验蒙脱土的加固效果的评价指标,得到离子土壤固化剂加固试验蒙脱土的最优浓度。对固化剂处理前后的土样进行?电位测试、自由膨胀率测试以及直剪试验,结果表明:离子土壤固化剂能够减小蒙脱土颗粒的双电层厚度,使得土颗粒表面渗透结合水膜减薄,土的黏聚力增加,抗剪强度提高,并能有效抑制蒙脱土的膨胀。