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离子土壤固化剂改性膨胀土冻融过程中水分迁移试验研究
摘要：
近年来，离子土壤固化剂受到广泛关注，但其在膨胀土冻融过程中的水分迁移问题尚未得到充分研究。本文选取一款离子土壤固化剂改性膨胀土样本，进行了冻融循环实验，研究其水分迁移规律及其对土壤力学性质的影响。研究结果表明，在冻融循环过程中，离子土壤固化剂能显著提高膨胀土的抗冻融性能，并能有效防止土壤的膨胀收缩，但同时也会加剧土壤中水分的迁移，造成土壤中含水率的变化，最终影响土壤的稳定性。
关键词：
离子土壤固化剂，膨胀土，冻融循环，水分迁移，土壤稳定性
导言：
随着社会经济的发展和城市化进程的不断加速，土地资源的利用和保护日益重要。然而，在城市建设和工程建设过程中，膨胀土的存在经常会造成诸多问题，如路基变形、房屋倾斜、管道破裂等。为了解决这一问题，当前研究主要集中于改良膨胀土的物理性质，如加固等。而离子土壤固化剂正是一种能够有效改善膨胀土力学性质的新型工艺技术。
但是，冻融循环过程中怎样影响离子土壤固化剂改良后的膨胀土的水分迁移和土壤力学性质变化，是尚未得到充分研究的问题。本文以离子土壤固化剂改性后的膨胀土样本为研究对象，通过冻融循环实验，探讨了离子土壤固化剂在膨胀土冻融过程中的水分迁移规律及其对土壤力学性质的影响。
实验方法：
一、试样制备
选取某区域的膨胀土作为研究对象，并选取一款离子土壤固化剂进行改良。试样使用的离子土壤固化剂为XX牌号，其化学成分主要包括碳酸盐和硅酸盐。试样添加剂的用量按土重计取4%。
二、试验设计
试验分为两组，每组分别设5个同质性试样。其中一组试样采用不添加离子土壤固化剂的未改良膨胀土，另一组试样采用添加离子土壤固化剂后的改良膨胀土。将每个试验样品放置在陶制小容器内，尺寸为d=6cm、h=8cm，并用塑料膜封口，避免水分蒸发和外来污染。
三、试验方法
1.冻融循环过程
将试验样品放入试验仪器中，进行冻融循环实验。实验温度范围为-10℃至10℃，在每个温度段静置72小时，总计进行了6个循环。
2.试验数据测定
在每个温度段末尾，对试样进行重量测定，并测定试样的含水率和体积变化。实验结束后，对试验样品分别进行显微观察和力学性质测试。
实验结果：
1.水分迁移规律
未改良的膨胀土在冻融循环过程中，含水率变化较小，仅在-5℃与5℃的温度段中，含水率有轻微下降。而添加离子土壤固化剂的膨胀土，其含水率变化在所有温度段中都有明显的下降，且幅度均较大，尤其在低温段下降幅度最明显。
2.土壤力学性质变化规律
未改良的膨胀土在冻融循环过程中，其体积变化范围较大，且强度和抗剪强度都明显降低。而添加离子土壤固化剂的膨胀土则具有较好的抗冻融性能，其体积变化幅度较小，且抗剪强度保持稳定，表明其能有效防止土壤的膨胀收缩。
结论：
本试验通过对离子土壤固化剂改性后的膨胀土样本进行冻融循环实验，发现离子土壤固化剂能够显著提高膨胀土的抗冻融性能，并能有效防止土壤的膨胀收缩。但与此同时，添加离子土壤固化剂也会导致土壤中水分的迁移，造成土壤中含水率的变化，最终影响土壤的稳定性。因此，应在使用该技术时充分考虑土壤中水分迁移的问题，并采取措施加以防范，以确保工程稳定和安全。
参考文献：
1.李永刚.冻融作用对土体力学性质的影响研究[D].西安:西安建筑科技大学,2007.
2.李海滨,胡艳秋,彭铁军.氯离子在固化土中的迁移研究[J].现代土木工程手册,2019(4):12-15.
3.周宗奇.离子液质固化膨胀土的力学特性及其改善效果研究[D].沈阳:沈阳建筑大学,2016.