盐胀对公路的影响及评判方法

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：硫酸钠含量是硫酸盐渍土盐胀量大小的决定性因素之一，在土质、降温速率、含水量、密实度等条件相同时，土体盐胀量随硫酸钠含量的增加而增大，呈指数关系。从无水或过饱和的硫酸钠结晶膨胀的机理可以看出，硫酸钠的结晶必须吸收10个水分子，因此水是硫酸盐渍土膨胀的必要条件。当含水量、含盐量等具备使土产生膨胀的条件，温度则是促使硫酸盐渍土膨胀的决定因素。同时土体的降温速率也是影响硫酸盐渍土膨胀的重要因素。

硫酸盐渍土的盐胀过程是土体孔隙溶液中硫酸钠吸水结晶的外观表现。土体硫酸钠的存在及迁移积聚是造成膨胀的物质基础，土体毛细水上升、水汽蒸发和低温作用是促使盐水向上迁移积聚的基本条件。土体的盐胀程度是盐、水、土共同作用的结果，在所考虑的三个因素中，对盐胀影响大小依次为含盐量＞含水量＞干密度。土体在一定的初始密度、含水量、含盐量条件下随温度变化所表现出的盐胀过程有一定的规律性。国内外研究表明，高含盐量地区，特别是在高地下水位地区，盐分能降低路基强度，从而导致路基路面的破坏。

（1）土体硫酸钠含量。

硫酸钠含量是硫酸盐渍土盐胀量大小的决定性因素之一，在土质、降温速率、含水量、密实度等条件相同时，土体盐胀量随硫酸钠含量的增加而增大，呈指数关系。一般情况下，硫酸钠含量达到 0.5% 时，土体开始膨胀，此值是起胀含盐量的临界值，当硫酸钠含量＜1% 时，盐胀率均＜1%；当硫酸钠含量＞2% 时，盐胀量随硫酸钠含量的增加而迅速增大。通过袁红等人的研究，路基容许含盐量与公路等级、当地的盐胀深度和土体密实度有很大关系。一般认为，对水泥混凝土路面如胀深较大，容许含盐量为0.6%；对沥青路面如胀深较小，容许含量为2%。

（2）土体含水量。

从无水或过饱和的硫酸钠结晶膨胀的机理可以看出，硫酸钠的结晶必须吸收10个水分子，因此水是硫酸盐渍土膨胀的必要条件。一般内陆盐渍土含水量较低，只有在温度或含水量发生变化时，土体才会产生膨胀。硫酸盐渍土最大膨胀量基本上以该种土的最佳含水量为界线，当土中含水量大于或小于土的最佳含水量时，膨胀率都有不同程度的降低，这是因为在最佳含水量时，土容易达到最佳密实度，此时土的孔隙率较小，一旦发生盐胀，土即发生膨胀变形，而小于或大于最佳含水量时，土的夯实不易达到最佳密实度，孔隙率相应较大，此时即使发生盐胀也优先填充土中孔隙，不易使土体产生膨胀。

虽然起胀含水量与土质有关，但在降温速率、密实度等条件相同时，盐渍土含水量对盐胀的影响有一个最佳范围，高江平教授通过大量的试验、实测资料分析得出：当含水量＜6% 时，无论硫酸钠含量是多少，盐胀率＜1%；当含水量＞6% 时，盐胀率随含水量的增加而迅速增大，但有一峰值，超过此值后，含水量继续增加盐胀率反而减小；盐胀率峰值出现在标准重型击实所得的最佳含水量与塑限之间。

（3）土体密实度。

在降温速率、含水量等条件相同时，高江平教授等通过大量的室内试验分析认为盐胀率随初始干密度的增加呈二次抛物线规律增大，当初始干密度＜1.8 g/cm3 时，盐胀率随初始干密度的增加而增大，当初始干密度＞1.8 g/cm3时，盐胀率随初始干密度的增加而减小。

（4）土体温度。

当含水量、含盐量等具备使土产生膨胀的条件，温度则是促使硫酸盐渍土膨胀的决定因素。一般在正温 15 °C 左右开始有膨胀反映，至零下6 °C时，膨胀量基本趋于稳定，并且在0～6 °C的范围内，膨胀变化的速率最大，一般完成了总膨胀量的90% 以上。同时土体的降温速率也是影响硫酸盐渍土膨胀的重要因素。

（5）土体氯化钠含量与CI−/SO pagenumber_ebook=33,pagenumber_book=27

由于氯化钠对硫酸钠的盐析作用，能降低溶液中硫酸钠的浓度，从而使盐胀率降低，而且硫酸钠的含量越高降低效果越显著，随着氯化钠含量增加，各种硫酸钠含量的盐渍土增长的盐胀均减小，但氯化钠含量＞5% 以后效果不显著。氯化钠还可以使硫酸盐渍土的起胀温度降低，缩小盐胀剧烈增长的温度区间。硫酸钠在氯盐中的溶解度随氯盐浓度的增长而减小，当土中的CI−/S pagenumber_ebook=34,pagenumber_book=28 含量比值增长到6倍以上时，抑制盐胀效果最为显著。

（6）土体中黏粒含量。

在降温速率、密实度等条件相同时，当黏粒含量为 0%，盐胀率均＜1%；当黏粒含量为0%～20% 时，盐胀率随黏粒含量增加而增大；当黏粒含量＞20% 时，盐胀率随黏粒含量的增加变化不大。

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