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膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,这种工程特性对在膨胀土地区的建设的路基、地基、边坡、轻型房屋等工程结构造成的危害往往具有长期潜在性、突发性、反复出现性的特点,这种危害往往造成巨大的经济损失。根据膨胀土的这种特性和对其的改良思路,采用水泥改良剂对膨胀土进行改良,以达到减少或消除膨胀土胀缩性的目的。选取南水北调工程中河北邯郸地区的强膨胀土,在较长的养护龄期内,进行了水泥改性的试验研究。水泥改性土为风干并过0.5mmm筛的天然强膨胀土拌其干质量12%的水泥,以35.7%的最优含水量和1.28g/cm-的最大干密度为控制指标制成内径为61.8mm高度为20mm的环刀击实样,并在一定的温度和湿度条件下进行养护;在一定龄期的养护后将环刀样取出快速风干,经人工碾碎并过0.5mm筛的土料。依据土工试验规程[SL237-1999]的标准,主要针对强膨胀土原状土和水泥改良后不同养护龄期(一般为养护后0小时,1小时,4小时,1天,7天,28天,90天,180天)的水泥改性土进行了大量的室内试验。试验内容和结论主要包括以下几方面:(1)通过颗分试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验和一维无荷膨胀试验,得到了强膨胀土的粘土的物质成分主要为亲水性矿物,并分别以塑性指数和自由膨胀率作为膨胀潜势的判别依据,得到了不同养护龄期的水泥改性土膨胀潜势,并且随龄期的增加,水泥改性土的膨胀潜势由强膨胀土逐渐变为非膨胀土,证明了水泥改良强膨胀土的有效性;通过无侧限抗压强度试验和三轴压缩试验,得到了强膨胀土改性前和水泥改性后随养护龄期变化的强度指标(无侧限抗压强度,摩擦角和黏聚力)值,试验结果表明水泥改良强膨胀土的强度随养护龄期的增加而增加,且强度的增加主要发生在改良早期(7天养护龄期内)。(2)通过X射线衍射试验、扫描电镜试验及离子含量测定试验得到了强膨胀土改性前后矿物相组分,微观结构形态和K+、Ca2+、Na+、Mg2+四种阳离子浓度及阳离子交换总量随养护龄期的变化情况,在对这些变化原因及变化规律分析的基础上,合理解释了水泥在改良强膨胀土过程中的改良机理,同时发现阳离子交换量不能作为判断水泥改性后膨胀土的膨胀性能的有效指标。通过以上试验,证明了水泥在改良强膨胀土上能有效降低其膨胀潜势,增加土体强度和水稳定性,也详细的阐述了水泥改良膨胀土的改良机理,为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供了科学的、有价值的依据。