自由膨胀率的特性

　　摘要：本文主要讨论了如何利用自由膨胀率对土的膨胀性进行判定，并对影响自由膨胀率的几个因素进行了分析。
　　关键词：膨胀土、自由膨胀率、蒙脱石、膨胀潜势
　　1、前言
　　在工程建设中，当以膨胀土作为建筑物的地基时，因膨胀土具有吸水膨胀，失水收缩的特性，常会引起建筑物的开裂及侵斜破坏。而膨胀土在成都的分布面积较广，近年来随着城市建设的进一步加快，加强对膨胀土分布的了解，对它的危害性采取有效的防范措施，就显得非常必要。
　　2、膨胀土的基本概念
　　一般来讲所谓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。但是吸水膨胀、失水收缩是粘性土的共性亦是区别于非粘性土的主要特征之一，显然不能将所有的粘性土都说成是膨胀土。所以自70年代初期我国有组织地开展膨胀土研究以来，国内一般文献资料中比较普通的提法是：膨胀土即是一种吸水膨胀，失水收缩和往复收缩变形的粘土，它的主要矿物成分是蒙脱石—伊利石或伊利石—蒙脱石。
　　3、膨胀土的判别
　　目前在工程地质勘察中普遍采用的膨胀土工程特性指标主要有自由膨胀率、膨胀率、收缩系数和膨胀力等四项，在判定某一试样是否为膨胀土时，一般以该试样自由膨胀率的大小来判定。下面让我们来共同探讨一下有关自由膨胀率的几个问题。
　　3.1自由膨胀率试验
　　自由膨胀率是指用人工制备的烘干土，在纯水中膨胀后增加的体积与原体积之比值，用百分数表示。该试验的目的是测定粘土在无结构力影响下的膨胀潜势，初步评定粘土的胀缩性。自由膨胀率大于或等于40%的土，应判定为膨胀土。在《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ112-87中根据自由膨胀率的大小，将膨胀土的膨胀潜势分为三类，详见表1。
　　

膨胀土的膨胀潜势分类

　　3.2影响自由膨胀率的因素
　　影响自由膨胀率的因素较多，如土中所含的矿物成分、试验操作方法、介质PH值和介质的浓度等。下面我们主要从矿物成分和试验操作方法这两个方面进行讨论。
　　3.2.1矿物成分
　　通过大量的试验我们发现，土中所含矿物成分的类型及矿物在土中所占的比例，对土的自由膨胀率有较大的影响。例如成都市龙泉驿区十陵镇政府职工住宅楼工程，该工程场地的粉质粘土和粘土中夹有薄层高岭土（主要矿物成分为蒙脱石），试验后所得的各孔所取得试样的自由膨胀率有较大的差异，详见表2。
　　成都市龙泉驿区十陵镇政府职工住宅楼
　　

自由膨胀率实验成果

　　3.2.2试验操作方法
　　对于同一试样来说，碾细程度不同，直接影响了干土松散堆积时的密度，即量土杯所量取的干土质量。颗粒粗，密度大，自由膨胀率大；颗粒细，密度小，自由膨胀率小。我们曾对同一试样，用不同孔径过筛后进行比较试验，试验成果很能说明问题，详见表3。
　　现行的《土工试验方法标准》GB/T50123-1999中，仅对粒径的上限作了限定（<0.5mm），没有也无法限定上限。因此在土工试验操作过程中，人工粉土时应少研磨、勤过筛，使0.5mm筛下试样不再碾得过细，以确保试验成果的准确性。
　　

过筛孔径对自由膨胀率的影响

　　4、结语
　　自由膨胀率是初步判定膨胀土的重要指标，由于试验工具简单，试验快速，而被生产部门广泛采用。但是由于膨胀土结构组成的复杂性，印象自由膨胀率的因素又比较多，这就要求我们试验人员在试验操作过程中严格按照标准执行，才能保证试验质量。
　　参考文献：
　　1、土工试验方法标准GB/T50123-1999，北京，中国计划出版社，1999
　　2、膨胀土地区建筑技术规范GBJ112-87，北京，中国计划出版社，1989
　　3、中国地质学会工程地质专业委员会，全国首届工程地质学术会议论文选集，北京，科学出版社，1983
　　4、李智毅、杨裕云主编，工程地质学概论，武汉，中国地质大学出版社，1994