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膨胀土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的粘土,易随含水量变化而发生变形,从而导致体积变化,进而引起工程上的问题,如公路、建筑的破坏等。膨胀土问题是世界性的,在我国,随着国家建设的发展,越来越多的土木工程不得不在膨胀土分布的地区施工,因此需要对膨胀土的工程性质进行改良。实践证明,没有任何一种膨胀土固化剂是万能的。对于每一种不同的膨胀土,都要根据其工程性质、工程要求、加固成本、固化方法来选定特定的固化剂。而每一种固化剂都有其使用范围和局限性,所以非常有必要针对特定的膨胀土选择合适的固化剂。 本文首先基于膨胀土的膨胀机理及各种固化剂对膨胀土的固化机理,以Zeta电位、接触角、比表面积、自由膨胀率为评价指标,通过单因素实验分别研究无机离子类、表面活性剂类、高分子聚合物类等不同类型组分对改良膨胀土性能的影响,在此基础上结合经济性及施工简易性,选择相应组分及用量进行正交实验,最后室内模拟验证液态固化剂改良膨胀土的土力学及工程性能,制备符合相应技术要求的膨胀土液态固化剂。取得的主要成果如下: (1)单因素实验结果表明,组分中的无机离子适宜选择Al3+,表面活性剂类以CTMAB最佳,无机高分子聚合物PAC、有机高分子聚合物PAM固化效果良好; (2)根据正交实验结果,液态膨胀土固化剂的最佳配比为:Al2(SO4)3∶CTMAB∶PAM∶PAC(质量比)=33.3∶5∶0.25∶5; (3)膨胀土素土经液态固化剂改良,养护7d后,自由膨胀率、液限、塑限、塑性指数、缩限、50kPa膨胀率、无侧限抗压强度分别由46.2%、32.3%、16.3%、16%、2.9%、7.95%、3.933kg、819.01kPa相应变为16.7%、38.5%、26.5%、12%、5.5%、1.45%、3.134kg、898.90kPa。改良后的膨胀土达到《公路路基设计规范》(JTG E30-2004)工程施工要求。 (4)液态固化剂原料易得,无毒,成本低,施工简单,对环境无污染,具有实际工程应用价值。