粗粒土易溶鹽試驗(yàn)成鹽分析研究

文/王波 新疆北新四方工程檢測咨詢有限公司 新疆烏魯木齊 831400

鹽漬土作為一種特殊土，在環(huán)境條件變化過程中，由于土體中鹽堿成分的遷移和聚集，反復(fù)結(jié)晶與溶解，積鹽與脫鹽過程的頻繁交替與反復(fù)，使其表現(xiàn)出特有的工程特性，對工程建設(shè)有著不同程度的影響。通過對粗粒土顆粒組成分析、鹽漬化粗粒土不同粒徑范圍含鹽量試驗(yàn)和鹽脹性的研究，提出了粗粒土易溶鹽測定方法，完善了現(xiàn)行土工試驗(yàn)方法不適用于粗粒土易溶鹽分析的不足，從而使鹽漬化粗粒土在公路工程中得到較合理的應(yīng)用。

1、鹽漬土的成因及特征

鹽漬土是不同程度鹽堿化土的總稱。在公路工程中，系指地表下1.0m內(nèi)易溶鹽含量平均大于或等于0.3%的土。

1.1 地下水的礦化度較高，有充分的鹽分來源。巖層含鹽礦物的風(fēng)化產(chǎn)物是鹽漬土中鹽分的主要來源，而且鹽漬土中鹽分的化學(xué)成分也與這些風(fēng)的成分有關(guān)。

1.2 地下水位較高，毛細(xì)作用能達(dá)到地表或接。近地表，有被蒸發(fā)作用影響的可能。土中水能通過土層蒸發(fā)而形成鹽的深度稱為臨界深度。土中水的埋深大于臨界深度時(shí)，則不致形成鹽漬土。臨界深度的大小決定于土的毛細(xì)上升高度和蒸發(fā)強(qiáng)度。

1.3 氣候比較干燥，一般年降雨量小于蒸發(fā)量的地區(qū)，易形成鹽漬土。例如我國西北地區(qū)降水稀少，蒸發(fā)量大，一般年降水量在200mm以下而蒸發(fā)量卻高達(dá)3000mm以上，干燥度可高達(dá)80左右，相對濕度只有40%。

2、公路工程中鹽漬化粗粒土合理應(yīng)用

粗粒土按公路工程分類，分為礫類土和砂類土，是良好的筑路材料，代表性的粗粒土顆粒組成，通過1mm篩孔土的通過率： 礫類土為 19%-32%，砂 類 土 為 47%-95%，平 均64.75%，顯然粗粒土的主要粒徑以礫粒組和砂粒組為主，因此仍采用通過1mm篩孔的烘干土進(jìn)行粗粒土的易溶鹽測定是不合適的，不能代表粗粒土含鹽量的真實(shí)情況。

2.1 粗粒土不同級(jí)配范圍與總鹽含量的關(guān)系

通過大量的調(diào)查試驗(yàn)，對同一料場的砂礫土試樣篩分為＜60mm(即混合料)、＜10mm、＜5mm、＜2mm、＜1mm等不同的級(jí)配料，分別進(jìn)行土的總鹽含量試驗(yàn)，其結(jié)果總鹽含量的測定值隨試樣的粒徑范圍的不同而變化，粒徑范圍愈小測定值愈大，＜5mm粒徑范圍的測定值變化最明顯，且土的實(shí)際總鹽含量越大則變化更為突出，各土類不同粒徑范圍總鹽含量的平均值，其中＜1mm粒徑范圍的含鹽量大于其他粒徑范圍的含鹽量，其差值對礫類土平均大于25%-55%，砂類土平均大于20%-40%，其中＜5mm的含鹽量最接近各粒徑范圍的平均含鹽量，因此粗粒土通過5 mm篩孔的試樣有較好的代表性，也有足夠的安全度。

2.2 試樣質(zhì)量和土水比對總鹽含量的影響

同一砂礫土試樣分別采用100-500g不同質(zhì)量備制試驗(yàn)樣品進(jìn)行總鹽含量測定，其結(jié)果沒有明顯的規(guī)律，變化幅度不大，一般為5%左右，表明試樣質(zhì)量的變化對總鹽量影響不大，不過＜5mm的土試樣質(zhì)量用300g 測量的總鹽含量多數(shù)是峰值，因此用通過5mm篩孔的烘干土作為粗粒土易溶鹽試驗(yàn)樣品時(shí)，其試樣質(zhì)量可采用300g。試樣浸出液土水比對總鹽量有較大的影響，同一類土不同土水比的試驗(yàn)結(jié)果相差25%以上，為保持與現(xiàn)行易溶鹽試驗(yàn)方法的一致性，對水土比未做過細(xì)試驗(yàn)分析，粗粒土試樣土水比仍采用1∶5的比例。

2.3 粗粒土易溶鹽含量測定方法

總鹽含量的測定，礫類土中的級(jí)配良好礫(GW)或級(jí)配不良礫(GP)、含細(xì)粒土礫(GF)、砂類中級(jí)配良好的砂(SW)或級(jí)配不良砂(SP)、含細(xì)粒土砂(SF)類土，其易溶鹽總量的測定采用通過5mm篩孔的烘干土樣300g、土∶水=1∶5、浸泡振蕩3 min的浸出液，按公路土工試驗(yàn)規(guī)程質(zhì)量法進(jìn)行測定。

礫類土中粉土質(zhì)礫(GM)、粘土質(zhì)礫(GC)、砂類土中粉土質(zhì)砂(SW)、粘土質(zhì)砂(SC)類土，其易溶鹽總量的測定仍按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051-93)規(guī)定，通過1mm篩孔的烘干土樣100～300g，土∶水=1∶5，浸泡振蕩3min的浸出液進(jìn)行測定。

2.4 成鹽分析計(jì)算

成鹽分析是將易溶鹽試驗(yàn)中測量的各種離子含量，按其結(jié)合原則進(jìn)行成鹽計(jì)算，求得各種鹽的質(zhì)量百分率。各種離子結(jié)合的原則是按陽離子與陰離子以等當(dāng)量的方式結(jié)合，且按鹽的溶解度由小到大或由大到小的順序相結(jié)合。成鹽計(jì)算方法可采用手算或計(jì)算程序進(jìn)行。

2.5 粗粒土的鹽脹性分類指標(biāo)

鹽漬化粗粒土的鹽脹性與細(xì)粒土有相同之處也有不同之處，鹽脹量隨土的硫酸鈉含量增大而增大，并與鹽性不同有較明顯差別，過硫酸鹽＞強(qiáng)亞硫酸鹽＞ 中亞硫酸鹽＞ 中氯鹽; 鹽脹量在0～-5℃變化最大，且總脹量的大部分在這個(gè)降溫區(qū)間完成，低于-15℃以后脹量值基本不再增加，脹量值隨粗粒土中細(xì)料含量增加而增大，粗粒土和細(xì)粒土含鹽量相同時(shí)，鹽脹量的差值較大。鹽漬土的鹽漬化程度分類指標(biāo)鹽漬土的鹽漬化程度按土的平均含量進(jìn)行分類，將細(xì)粒土與粗粒土分別規(guī)定分類，粗粒土的總鹽含量是通過1mm篩孔試樣的試驗(yàn)值，鑒于粗粒土易溶鹽的試驗(yàn)方法與細(xì)粒土不同，采用通過5mm篩孔易溶鹽測定值與通過1mm篩孔值的比值平均小于0.75，同時(shí)粗粒土的鹽脹，溶陷特性與細(xì)粒土也有所不同，其危害性要小。因此按本項(xiàng)研究成果對鹽漬土的鹽漬化程度分類指標(biāo)建議做適當(dāng)調(diào)整。含鹽量、粗粒土按推薦的易溶鹽測定方法大部分為通過5mm篩孔試樣測定，細(xì)粒土、風(fēng)積沙以及細(xì)粒土砂仍按通過1mm篩孔試樣測定;調(diào)整后的分類指標(biāo)對氯鹽土有所放寬，硫酸鹽漬土從嚴(yán)，弱、中鹽漬土的指標(biāo)也做了適當(dāng)放寬，以利于在公路能得到較合理的應(yīng)用。

路基是路面的基礎(chǔ)，只有確保路基長期穩(wěn)定，才能防止產(chǎn)生路基、路面病害。鹽漬土地區(qū)的公路路基設(shè)計(jì)應(yīng)在做好調(diào)查研究和勘探試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，以滿足路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性、耐久性等方面的要求。