膨胀土化学改良现状及其展望
浅谈膨胀土改良方法
浅谈膨胀土改良方法摘要：膨胀土一直以来就是困扰水利工程施工的一项世界性难题。
由于地质条件的不同，膨胀土的处理改良方法也各不相同。
本文是在大量膨胀土改良相关文献的基础上，概括总结了近年来膨胀土改良的常用方法，对石灰、粉煤灰及阳离子添加剂等改良方法进行了详细的阐述，并指出了当前膨胀土处理方面所存在的问题。
关键词：膨胀土；改良；方法0引言膨胀土是土中粘粒成分，主要由亲水性矿物（如蒙脱石、高岭石等）构成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。
其性质极不稳定，常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，危害性很大。
目前，膨胀土改良方法的研究主要有物理方法改良、化学方法改良、生物技术改良等。
1 物理改良方法1.1 包边法包边法填筑膨胀土路堤是在堤身两侧用正常土包边，直接用开挖膨胀土填芯的一种经济环保的路基修筑方法。
膨胀土遇水后强度大大降低，但是在干燥时膨胀土有较高的强度，所以只要控制水分不进入膨胀土区域即可保证膨胀土强度的稳定性和安全性，从而保证路基的稳定和安全营运。
1.2 掺纤维法掺纤维改良膨胀土是往膨胀土中加入人工纤维，其改良机理是由于基体吸水膨胀时，纤维和基体的界面产生切应力，从而限制膨胀土体的进一步膨胀变形，对土体起到约束作用。
利用土中添加纤维起加筋作用，能有效抑制膨胀土的膨胀，减少膨胀土的膨胀力和膨胀率，显著提高土体无侧限抗压强度、凝聚力和内摩擦角。
纤维对膨胀土收缩性质有明显改良，可显著降低纤维土的收缩性。
1.3 风化砂改良法将风化砂按照一定的配合比例掺入膨胀土中，经过拌合之后形成改良土样，根据改良理论和实验研究，综述掺砂改良膨胀土的机理主要有：（1）增大了膨胀土中粗颗粒含量，达到减小膨胀量的效果；（2）改变了膨胀土的密实特性，增大空隙率，减小膨胀土的膨胀量；（3）增大了膨胀土颗粒与颗粒之间的摩擦力，利用颗粒与颗粒之间的摩擦力抵消一部分膨胀力，达到降低膨胀量的效果；（4）增大初始含水率，使膨胀土在施工时处于一个高含水率状态，从而达到降低膨胀量的效果。
膨胀土改良
摘要膨胀土土木在工程中十分常见，膨胀土的特征十分复杂，它具有吸水膨胀失水收缩的基本特性，直接使用膨胀土填筑或建筑物直接建造在膨胀土上都是不符合规范要求的，以前由于对膨胀土的特性认识不清楚，而导致发生的工程事故比比皆是。
膨胀土是影响道路及其他构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，处理不好其破坏力是巨大的。
不同的填料其性质都不相同。
其性质与构成其结构颗粒的形状、大小、矿物成分有关，既要重视又不能忽视，既要分析内因又要研究外因，改良就要从本质上改变其物质结构，改善其颗粒构成，从而改变其物理力学性能。
所以我们今天把膨胀土的改良列为一个课题进行研究，把改良前后的数据进行分析和总结，使我们能够清楚的认识膨胀土，本篇文章第一篇从膨胀土的定义，特性（一般特性，物理特性，膨胀特性，野外特性），判别方法，膨胀土的分类，在膨胀土地区建造建筑物的措施，危害改良的方法。
第二篇列举事例，试验的项目工艺，方法，从试验前后的数据进行分析，帮助我们更好的了解膨胀土。
膨胀土改良加快了施工进度，赢得了效益。
通过改良，大大缓解了填料来源的需求，充分利用了资源，降低了工程造价，同时将一些荒岗改造成农田，鱼塘，也为经济发展做出了巨大的贡献。
膨胀土并不可怕，只要我们找到一个准确的改良方法，我们就可以战胜它。
关键词：膨胀土特征改良总结土木工程膨胀土改良第一篇膨胀土的概述1.膨胀土的特性，判别与分类1．1.膨胀土的定义与危害(1)定义:膨胀土是一种具有膨胀性矿物成分包含蒙脱石及伊利石、高岭石、绿泥石等亲水性的高塑性粘土。
膨胀土应是土中粘粒成分只要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形的粘土。
具有较大往复膨胀变形的高塑性粘土。
由于膨胀土的液限、塑限、塑性指数较大，压缩性偏底，在天然含水量的情况下较坚硬，容易被施工人员忽视，一但遇水就膨胀，强度骤减；失水就干缩，形成裂隙，对工程建设潜在着严重的破坏性，很容易产生流坍、坍塌、滑坡、开裂、膨胀、松散、剥落等病害。
膨胀土改良及生态修复技术研究进展
表 １ 膨 胀 土 的 传 统 治 理 措 施
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４—０ ９—０ ９
基金项 目： “ 十 二 五 ” 国家 科 技 支 撑 计 划 （ ２ ０ １ １ Ｂ Ａ Ｄ １ ７ Ｂ ０ ４—１ ） ； 水利部 行业公 益项 目（ ２ ０ １ ４ ０ １ ０ ７ ５ ） ； 河 南 省 农 科 院 科 研 发 展 专
诸 多 危 害 等 问题 ， 提 出 了 从 生 态 修 复 的 角 度 来 改 良膨 胀 土 ， 展 望 了膨 胀 土 改 良 的 重 点 和 方 向 ： 膨 胀 土 无 机
改 良或 复 合 液 改 良与 膨 胀 土 的 生态 修 复 相结 合 以 及 后 期 管 理 技 术 研 究 等 ． 关键 词 ： 膨胀土 ； 改 良； 生态修复 ； 展 望
表 １ ．
土地 区 修 筑 铁 路 的经 验 为 “ 逢堑 必滑、 无 堤 不
坍” ． 这种 破 胡 、 作 用 具 有 长 期 存 在 和反 复性 等 特 点， 膨胀 土 被 称 为 “ 工程 界 的癌 症 ” ， 膨 胀 土 问题 严 重 地影 响 和制 约 了我 国众 多大 型 建 设 工 程 的选 址 、 顺 利 实施 和 国民经 济 的健 康 发 展 ． 为 了确 保 建 筑 物
第３ ５卷 第 ５期
１ 治理 膨 胀 土 的 主要 传 统 技 术
在膨 胀 土 治理 的过 程 中 ， 传 统 治 理 膨 胀 土 的 技
术 主要采 用全 封 闭 的刚 性 防 护 ， 即浆 砌 片石 满 铺 防 治、 混凝 土六 角块 满铺 防 护 、 土 钉墙 等 ． 刚性 防 护能
阻止 降水 被非 饱 和土 吸收 ， 降低 土体抗 剪 强度 ． 传统
浅析膨胀土路基路面施工技术与改良措施
浅析膨胀土路基路面施工技术与改良措施摘要：在公路建设中，膨胀土路基路面的施工一直是个技术难题。
由于其具备一定的不良特性，因此造成的工程问题也时有发生。
虽然历经了50多年的技术研究，时至今日，世界各国依然无法杜绝公路建设中膨胀土所引起的工程质量问题，故障时有发生，经济损失十分巨大，因此如何降低膨胀土路基材料膨胀性也成为众多业界人士关注的问题。
关键词：膨胀土；路基路面；施工；改良措施一、膨胀土的物理性质及力学性质分析膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。
蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下：1.1含水量膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。
如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。
在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。
当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。
含水量的轻微变化，仅1%-2% 的量值，就足以引起有害的膨胀。
1.2干容重干容重是膨胀土的另一重要指标，粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的。
γ=18.0KN/m3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。
1.3力学性质在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。
通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。
膨胀潜势：简单的讲，就是在室内按AASHO 标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。
膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。
膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度。
润湿的持续时间和水分的转移方式等。
因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。
膨胀力，也就是膨胀压力。
石灰、粉煤灰改良膨胀土的机理和展望
石灰、粉煤灰改良膨胀土的机理和展望论文导读：膨胀土是一种具有吸水膨胀，失水收缩的黏性土，其主要粘土矿物成分是蒙脱石和伊利石，或伊利石—蒙脱石。
粉煤灰是燃煤电厂中，随烟气从锅炉尾部排出的，经除尘器收集下来的固体颗粒状材料，简称飞灰或灰，是燃煤电厂的排除的主要固体废物。
石灰石一种无机的胶结材料，既能在空中硬化，也能在水中硬化。
关键词：膨胀土，胀缩机理，石灰，粉煤灰，改良机理1前言1.1膨胀土的定义膨胀土是一种具有吸水膨胀，失水收缩的黏性土，其主要粘土矿物成分是蒙脱石和伊利石，或伊利石—蒙脱石。
应该指出的是吸水膨胀和失水收缩是黏性土的共性，亦是其区别于非粘性土的主要特性之一，只有当黏性土的胀缩性增大到一定程度，产生膨胀压力或收缩裂缝，并足以危害建筑物的稳定与安全时，才可将其作为一种特殊土从土中独立出来，称“膨胀土”。
2.2膨胀土的分布在我国膨胀土分布很广，如云南、广西、贵州、湖北、湖南、河北、河南、山东、山西、四川、陕西、安徽等省区不同程度地都有分布，其中尤以云南、广西、贵州及湖北等省区分布较多，具有代表性。
膨胀土一般分布在二级及二级以上的阶地上或盆地的边缘，大多数是晚更新世及其以前的残坡积、冲积、冲积物，也有新第三纪至第四纪的湖相沉积物及其风化层；个别分布在一级阶地上。
2膨胀土的工程性质2.1胀缩机理双电层理论认为：黏粒表面带有一定量的负电荷，由于静电引力的作用，孔隙水溶液会吸引水中的阳离子到土粒表面上来。
带有负电荷的黏土矿物颗粒表面与吸附的水化阳离子层合起来成为双电层。
双电层内的离子对水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在电场力的作用下定向排列，在黏土矿物颗粒的周围形成表面结合水（水化膜）。
由于结合水膜增厚“楔开”土颗粒，从而使固体颗粒之间的距离增大，导致土体膨胀。
2.2胀缩效应在深层没有经历风化的天然状态下，膨胀土的强度高，压缩性低。
当膨胀土被人为扰动或暴露、近地表时，将导致土中含水量的变化，由于其水稳定性极差，土中水分的吸收或流失将使其体积和强度、变形性质发生强烈变动。
膨胀土改良土质处理方法
膨胀土改良土质处理方法
膨胀土是一种由于含有较多的粘土矿物而形成的土壤类型。
由于其特殊的物理性质，膨胀土在建筑、道路、桥梁等领域有着广泛的应用。
但是，由于膨胀土的固结度较低，容易发生沉降和变形等问题，因此需要进行改良处理。
目前，膨胀土的改良处理方法主要有以下几种：
1. 添加石灰石粉：石灰石粉可以与膨胀土中的粘土矿物反应生成钙硅酸盐，从而提高土壤的抗压强度和稳定性。
但是，过多的使用石灰石粉会导致土壤变得过于干燥，影响植物生长。
2. 添加有机物质：有机物质可以改善土壤的结构和通气性，促进植物生长。
但是，如果有机物质含量过高，会导致土壤过于肥沃，影响植物的根系发育。
3. 深耕松土：深耕松土可以增加土壤的透气性和保水性，促进植物生长。
但是，如果深耕过度，会导致土壤结构破坏，影响植物的生长和发展。
4. 热处理法：热处理法是通过加热膨胀土使其膨胀后再进行冷却处理的方法。
这种方法可以改善土壤的物理性质，提高其抗压强度和稳定性。
但是，热处理法需要消耗大量的能源，成本较高。
综上所述，膨胀土的改良处理方法需要根据具体情况选择合适的方法。
在实际应用中，可以采用多种方法相结合的方式进行改良处理，以达到最佳的效果。
同时，也需要加强对膨胀土的研究和开发，探索更加高效、经济、环保的改良处理方法。
膨胀土判别与改良方法研究现状综述
河南建材2019年第2期膨胀土判别与改良方法研究现状综述凡超文任俊玺李宝宝张旭河南大学土木建筑学院（475004）摘要:文章着重对目前主要适用的膨胀土分类判别方法及针对膨胀土不良工程特性所使用的几种改良方法进行详细介绍，为膨胀土施工及进一步研究提供参考。
关键词:膨胀土；判别方法；改良方法；工程特性0引言膨胀土具有干胀湿缩等不良工程特性,使得膨胀土分布地区的工程建设面临着各种各样的工程问题[1-3],处理不当会对工程造成严重的危害,甚至危及人们生命安全。
因此,膨胀土的判别分类及处治改良便成为了膨胀土地区工程建设所要面临的首要问题。
针对这一问题,国内外学者提出了许多对于膨胀土分类判别及处治改良的方法。
1膨胀土判别分类方法作为一种不良土质,膨胀土往往是造成膨胀土地区工程建设问题产生的主要原因,只有对膨胀土的膨胀潜势有科学的认知,采取合理有效的处治措施才能避免工程问题的发生,因此需要对膨胀土进行详细的判别分类。
1.1国家标准规范判别法1)按照《膨胀土地区建筑技术规范》要求,通过自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量等对膨胀土进行判别。
2)按照《公路路基设计规范》要求,通过自由膨胀率及标准吸湿含水率进行判别。
3)按照《铁路工程地质膨胀土勘测规则》要求,通过自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量对其进行详细判别。
1.2矿物判别法矿物鉴别法即使用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDX)、电镜扫描(SEM)等技术手段来通过对膨胀土中的黏土矿物成分及其含量对膨胀土的膨胀性进行判别,比如使用矿物判别法时,一般以蒙脱石含量作为判别膨胀土膨胀性能的指标。
1.3多指标综合分类判别法多指标分类方法通常以黏粒含量、液限、塑性指数,比表面积、阳离子交换量、自由膨胀率、膨胀总率等其中的几个指标对膨胀土进行分类。
单指标判别法即使用其中的一个指标进行判别,结果较为片面。
其他一些方法,如塑性图判别与分类方法、风干含水率法等判别方法也能对膨胀土的胀缩性能进行良好的判别,但各有不足,目前针对国内膨胀土的分类判别主要以规范为主。
膨胀土加固改良技术研究综述
膨胀土加固改良技术研究综述摘要：本文较系统的综述了目前国内外膨胀土加固改良研究的发展现状，从物理方法，化学方法以及力学方法三个方面对膨胀土治理的技术进行了详细的总结，并提出了膨胀土治理研究几个发展方向。
关键字：膨胀土，加固治理，物理力学，化学治理为减轻膨胀土所诱发的工程灾害和损失，各种加固改良膨胀土的技术方法逐渐被提出并在膨胀土地区得到推广应用。
根据加固机理，目前对于膨胀土的治理方式主要可划分为以下几类[1]：1、物理加固技术“物理加固”的含义通常是指热力加固和电动加固方法，Winterkom通过将土体短期和长期的加热和冷冻，以探究温度效应对膨胀土性质进行改良作用，结果表明，通过加热可以显著提高土体的承载力，减小其水敏性，膨胀性和易压缩性，并且一定程度上减小了土体侧向压力和易崩解特征。
电力加固方法主要是驱除土体中的水分，通常采用发生电流使土颗粒发生运动。
电动加固法可分为三种类型：电渗法，电固化，电化学法。
尽管电力学方法目前更多的是应用于加固软土或非膨胀性土体，但从该加固方法的原理可以看出，其同样适用于膨胀性粘土的加固处理。
2、力学加固方法Kota认为采用机械夯实方法加固膨胀土要求土体本身在击实过程中发生的位移变形量不能过大。
力学加固膨胀土中行之有效的一个方法是在土层中插入某种特殊材料，这些材料结构和膨胀土产生复合作用，提高膨胀土力学强度和抗变形能力。
目前普遍采用的力学加固材料有：塑料或刚性板，复合纤维材料，土工格栅和土工薄膜等。
实践表明，由于各种辅助力学结构物和加固材料的抗衰能力有限，且由于温度，气候等外界影响因素的综合作用下，力学加固长期效果往往并不稳定。
3、化学加固方法化学方法通常从以下三个方面达到加固效果：1、促进土颗粒相互致密连接，从而阻止水分对于土体的侵害，2、降低土颗粒的亲水性，减小粘土颗粒表面吸附结合水层从而使土体始终处于较低的含水状态，3、生成复杂的无机化合胶结物质，提高土后期强度和长期耐久性。
浅谈膨胀土改良的发展研究和现状分析
浅谈膨胀土改良的发展研究和现状分析发布时间：2021-07-08T17:06:01.520Z 来源：《基层建设》2021年第11期作者：陈东尧[导读] 摘要：膨胀土是具有特殊工程性质的特殊土之一，在我国许多省份地区均有分布。
桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林 541010摘要：膨胀土是具有特殊工程性质的特殊土之一，在我国许多省份地区均有分布。
由于膨胀土的不良特性，往往会对工程带来巨大的安全隐患和经济损失，因此改良膨胀土一直以来是人们研究探讨的重点问题。
本文简述了膨胀土的特征与危害，叙述了膨胀土改良的研究现状以及对膨胀土改良今后的发展进行展望。
关键词：膨胀土；膨胀土危害；研究现状引言:膨胀土一直以来是困扰人们工程建设的特殊土之一，素有“公路癌症”之称。
人们对膨胀土的改良研究有着漫长的历史。
欧美等发达国家早在20世纪先后颁布过许多有关膨胀土规范使用的条例。
由于经济和技术等条件的限制，我国对膨胀土的研究始于20世纪末，相对于国外对于膨胀土的研究和改良技术仍有较大差距。
相对于其他土体，膨胀土具有的特殊特性，容易造成建筑物开裂、倾斜，影响建筑物正常使用；容易造成路基局部开拱起，对实际工程存在较大危害。
1膨胀土的特征与危害1.1膨胀土的特征膨胀土是一种含有强亲水性矿物成分的特殊粘性土，在天然状态下，膨胀土呈有多种不同的颜色：黄色、黄褐色、灰色、黑色等，形状呈块状或者片状。
膨胀土具有高塑性、多裂隙性、遇水膨胀、失水收缩、土体稳定性差等特征，最显著的特性就是由蒙脱石矿物成分决定的吸水胀缩性。
通常情况下膨胀土表现出的表象特征是强度高、压缩性低，很容易被误认为工程地基的良好填充材料，但事实上膨胀土一旦与水接触，就会呈现出较大的吸水膨胀和失水收缩反复变形的特性，并由此产生裂隙性，土体强度降低，压缩性增大。
由于膨胀土的这些不良特性，往往会对实际工程带来巨大的安全隐患和巨大的经济损失。
1.2膨胀土的危害1.2.1膨胀土对建筑地基的危害膨胀土在在天然状态下是非常坚硬的土体，压缩性低、强度高，看似非常适合用作于建筑物的地基，但由于膨胀土的吸水膨胀性、失水收缩性等特征，当土体含水量增加时，土体强度降低，压缩性增大，在上覆荷载以及自身自重作用下容易产生不均匀的膨胀与收缩，致使地基产生不均匀沉降，造成建筑物结构破坏，严重影响建筑物安全使用。
膨胀性黄土地基处理
城市建筑工程一、膨胀性黄土地基的物理优化法1.垫层处理。
垫层处理类似于土层置换方法，只是考虑的在黄土层比较薄的地区进行的地基加固。
先规划需要挖除的土层深度，再通过碎石，砂石的铺垫形成一次的能够较为坚固的支撑面，从而降低土层变形的空间，形成相互支撑的作用。
砂土垫层还能够抑制地下的水位上升，避免地下水对黄土地基的直接冲击。
实践也能够表明砂垫层能够使地基的承载力得到很高的提升，降低膨胀土在遇水后发生的变形。
[1]2.强夯压实。
强夯就是借助机械进行黄土层的强力压实，经过强夯处理的地基密度提升，形成较为坚硬的硬壳从而避免地下水的渗入。
强夯后的地基含水量基本稳定，不会出现明显的膨胀和收缩变形，所以能够给上部建筑可靠的承载，从而改善地基的性能。
强夯技术只能是改良了土壤不均匀性，但是土壤的收缩性能不会改变，所以对弱膨胀黄土有适用性。
3.风化砂改良。
风化砂能够对膨胀性黄土土质进行改良，主要是通过在黄土中掺入一定比例的风化砂，能够改变黄土的粒度成分。
从而使得土体的颗粒度、缝隙率、含水量等发生改变，掺入风化砂能够提升土地的强度，降低土壤的亲水性，提升土壤稳定性。
掺入风化砂的膨胀土在密度的增加上与掺砂比例成正比。
总的来说，通过物理方法进行膨胀黄土的性质改良，并不是让其本身发生了结构变化，而是限制了其胀缩的特性。
但各类物理方法进行膨胀土改良时需要投入大量的人工和经济成本，所以，利用物理方法进行膨胀土的强化主要是基于弱膨胀土进行的。
二、膨胀性黄土地基的化学优化方法化学法进行膨胀性黄土的改良是一种较为热点的技术，与物理方法相比，化学改良效果更加可靠，性能更稳定。
因为化学反应后的土地在性能上发生了很大的变化，常用的化学改良剂有水玻璃、树脂等通过灌浆进行处理。
1.石灰改良。
利用石灰作为土壤改良剂进行地基处理比较常用，因为石灰能够降低土壤的胀缩使其得到强度的提升。
其化学反应的机理是石灰能够与土中的硅铝成分发生反应后生成黏结性物质，从而产生絮凝作用。
膨胀土路基填料改良方案的探讨
膨胀土路基填料改良方案的探讨[摘要]本文对膨胀土常用改良方法进了行归纳总结。
结合武英高速公路地质资料，对膨胀土及其改良土进行试验研究。
评价了该路段膨胀土的工程特性，对于膨胀土的设计与施工，具有重要意义。
[关键词]膨胀土；改良方法；工程特性[abstract] in this paper, the expansive soil improvement method commonly used in line summarized. Combined with WuYing highway geology data, the expansive soil and improve soil were tested. The evaluation of this route of expansive soil engineering characteristics, for the design and construction of expansive soil, to have the important meaning.[key words] expansive soil; Improved methods; Engineering characteristics膨胀土是指其粘粒成分主要由亲水性较强的蒙脱石或伊利石等矿物组成，胀缩性能较大的粘性土。
由于受形成条件、地质、水文及气候环境等因素的影响，它具有一系列特殊的物理力学性质及胀缩特性，其胀缩性对工程危害很大。
膨胀土稳定性差，路基就易产生溜坍、滑坡等严重事故，还会产生收缩开裂、松散、剥落等病害。
在修筑公路时，由于土地资源的匮乏，一些地区不得不用工程性质不良的膨胀土作为路堤填料。
为保证工程的质量，对膨胀性稍强的土需要进行化学改良后方可作为路堤填料。
1 膨胀土路基常用的处理方法膨胀土按其膨胀性可分为弱膨胀土、中等膨胀土和强膨胀土。
路基施工技术规范[1]提出弱膨胀土可用于填筑路基，中等膨胀土经改良处理后可用作填料，强膨胀土则不宜填筑路基。
膨胀土的工程性质和改良措施
《高等土力学》姓名：学号：学院：环境与土木工程学院题目：膨胀土的工程性质和改良措施2016年1月目录1.膨胀土概念期判别 ...................................................... ２1.1膨胀土概念......................................................... ２1.2膨胀土的分类方法................................................... ２2.膨胀土的强度特征及影响因素 ............................................ ３2.1膨胀土的强度特征................................................... ３2.2膨胀土的强度的影响因素............................................. ４3.膨胀土的变形特征 ...................................................... ４3.1无荷载作用下变形特征............................................... ４3.2有荷载作用下变形特征............................................... ５3.3干湿循环作用下变形特征............................................. ５3.4有荷载干湿循环作用下变形特征....................................... ５4.膨胀土工程的影响及防治措施 ............................................ ６4.1膨胀土边坡稳定性................................................... ６4.2膨胀土路基稳定性................................................... ７4.3膨胀土路基处理方法................................................. ７5.膨胀土改良技术 ........................................................ ８5.1物理改良方法改良膨胀土............................................. ８5.2化学改良方法改良膨胀土............................................. ８5.3生物方法改良膨胀土................................................. ９5.4固体废弃物改良膨胀土............................................... ９参考文献.............................................................. １０1.膨胀土概念期判别1.1膨胀土概念膨胀土是一种富含亲水性粘土的矿物（主要为蒙脱石和伊利石等），并且随含水量增减，体积发生显著胀缩变形的高塑性粘土。
关于改性膨润土的研究及其展望
关于改性膨润土的研究及其展望改性膨润土是指对天然膨润土进行一系列的物理或化学改性处理，以提高其性能并扩展其应用领域的一种方法。
近年来，关于改性膨润土的研究逐渐增多，并且在各个领域中展现出巨大的应用潜力。
本文将会对改性膨润土的研究现状进行探讨，并对其未来的发展进行展望。
首先，改性膨润土的研究主要集中在以下几个方面。
一方面，研究人员通过改变膨润土的结构和组成，调控其吸附性能，以便在环境治理、废水处理和廉价材料的制备等方面得到更好的应用。
例如，研究人员通过负离子交换剂的引入，成功地将改性膨润土应用于废水处理，实现了对重金属离子的吸附和去除。
另一方面，研究人员对改性膨润土进行结构调控，使其具有更好的力学性能和热稳定性，以满足高分子材料的需求。
例如，研究人员通过改变表面活性剂的种类和浓度，成功地制备出抗水解和耐高温的改性膨润土。
其次，改性膨润土在各个领域中展现出广阔的应用前景。
在环境领域中，改性膨润土可以作为吸附剂来处理废水和废气，在水质净化和空气污染防治方面发挥重要作用。
在能源领域中，改性膨润土作为新型纳米吸附剂可以应用于石油开采和天然气储存等方面。
在建筑材料领域中，改性膨润土可以用于修复和加固混凝土结构，提高其力学性能和耐久性。
在高分子材料领域中，改性膨润土可以作为增塑剂、阻燃剂和增稠剂，提高高分子材料的性能。
最后，关于改性膨润土的未来发展，可以从以下几个方面进行展望。
首先，改性膨润土的研究应该加强对其物理和化学性质的深入理解，以便更好地控制其性能和应用。
其次，改性膨润土的应用领域可以进一步扩展到食品工业、医药领域等。
例如，改性膨润土可以用于食品保鲜、药物缓释等方面。
此外，改性膨润土的工业化生产和应用技术也需要进一步完善，以满足市场需求。
最后，改性膨润土在环境保护和可持续发展方面具有重要意义，未来需要研究更加环保和可循环利用的改性方法。
综上所述，改性膨润土的研究已经取得了一定的进展，并且在各个领域中展现出巨大的应用潜力。
膨胀土化学改良现状及其展望
膨胀土化学改良现状及其展望膨胀土因在形貌和工程性质上的特殊性，以及其对工程建筑物所产生的严重破坏作用而引起人们的广泛重视。
据统计，美国由于膨胀土造成的损失每年达几百亿美元，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成损失的总和；我国仅铁路每年就需耗资上亿元进行膨胀土地区铁路工程的整治。
然而由于膨胀土组成和结构的复杂性，膨胀土一词的真正含义在1969年第二次国际膨胀土研究会议上才正式给出。
膨胀土工程上的定义是一种由于它的矿物成分对于它的环境变化，特别是湿度状态的变化非常敏感的土，其反应是发生膨胀和收缩，并产生膨胀压力。
矿物学上的定义是膨胀土中主要含有蒙脱石等矿物，这些层状硅酸盐矿物为主的膨润土(或称斑脱土)，吸水后体积可膨胀1O～30倍。
要在膨胀土上建造建筑物，必须对其基础膨胀土进行处理。
常用方法有：换土，喷射桩和化学改良等。
在这些处理方法中，化学改良固化因具有较好的性价比而受到人们广泛重视。
为此，在对膨胀土的胀缩性能和膨胀土的化学改良固化现状进行分析的基础上，对膨胀土的化学改良固化下一步研究进行了展望和探讨。
1 膨胀土的胀缩性能要使化学改良膨胀土具有较好的长期耐久性，必须对膨胀土产生胀缩的原因有深刻的了解。
大量的研究表明，膨胀土的胀缩性能主要与其粘土矿物的组成、结构及其堆聚的微结构有关。
1.1 粘土矿物与胀缩性膨胀土矿物成分包括各种粘土矿物和碎屑矿物，大致有2O 种之多，表1是一般膨胀土粘土颗粒中常见矿物成分 ]。
碎屑矿物中大部分为石英、长石(主要为斜长石)和云母等矿物，碎屑矿物大多是粗颗粒的组成物质，在膨胀土中含量有限，对膨胀性能影响较小。
粘土矿物由蒙脱石、伊利石和高岭石及其变体等组成，具有层状或链状晶体构造的含水铝硅酸盐，其共同特点是，结晶度低，晶粒细微，同晶置换现象普遍，胶体特性十分典型；粘土矿物主要是细颗粒的组成物质，在膨胀土中不仅占有绝对优势，而且是决定其“粘土特性”的主要物质基础，从而也是控制膨胀土工程性质的重要内在因素。
膨胀土微观结构的研究现状与展望
物（ 主要是蒙脱 石 、 利石 、 伊 高岭 石等 ） 成 ， 组 是一 种 吸水 膨 胀， 失水 收缩 开 裂 ， 能 反 复胀 缩 变 形 的 高 塑性 黏 土 。表 并 １ …列 出了我 国部分地区膨胀土的主要 矿物组成成分 。
表 １ 中国 部 分 膨胀 土地 区的 矿 物 成 分 表 （ ） ％
膨 胀土的研究 有两 大研 究方 向， 即定 性 研 究 和 定 量 研 究 。定 性 研 究 主要 包 括 微 结 构 模 型 的建 立 和 描 述 ， 体 形 态 具
５ ０
微观结构定量测试具有重要的意义 ， 尤其 是对土 中扁平黏土
矿 物 颗 粒 定 向排 列 进 行 的 定 量 测 定 ， Ｂｉｄｅ （９ ３ ， ｒ 如 ｒ ｌｙ １５ ） Ｍａ— ｎ
ｔ （ ９ ２ ９ ０） Ｆ ｉ ａ （ ９ ３） Ｈ ｉ １ ６ ，１７ ， ａ ｂ ｉ １ ４ ， ｏ（ ９ ７） Ｋ ａｓ ｅｇ ｎ ｒ ｍ １ ４ ， ａｒｂ ｒ （ ９ ９ ， ｉ ｅｍａ １ ５ ） Ｓｌ ｒ ｎ和 Ｂ ｔｓ １ ６ ） Ｏ ｏ １ ６ ） Ｔ ｈｌｎ ｏ ｖ ａ （ ９ ０ ， ｄ ｍ（ ９ ７ ， ｅ ａ ｋ ｅ ｅ
高 岭 石 ｌ ２ ｌ ｌ ２ ２ ３ ２ ２ ２ ２ ０ ７ ０ Ｏ一 ９ ｌ ６ ３ ９ ９ ４ ３ ５
２ ０
（） ３ 透射 电镜 （ Ｅ 。现在 常用 的透射 电子 显微镜 可 Ｔ Ｍ） 以直接 观察 到单个黏土片 的形态和特征 ， 甚至在超 薄片 中可 以观察 到准 晶体 结构 ， 缺点 是 不能 观察 到天 然结 构 的样 其 品， 后来发展的复模技术也 相当复杂 ， 不易掌握 。 除上述 三种 主要方法外 ， 数字化 图像 处理技术 也是膨胀 土微观结构研究 （ 尤其 是在其 定量化研 究分析方 面 ） 不可或
膨胀土的研究现状与展望
２ 非饱 和膨 胀 土的研 究现状
２． 变 形 １ 膨胀 土的膨胀变 形常 用膨胀 势来 描述 。膨胀 势是 一种 膨胀
地基处理等 问题提供 了重要 的依据 。 刘松 玉等 研究 了干湿循环对 击实膨胀土胀缩特性 的影 响。 研究结论 ： 击实膨 胀土 的胀 缩变形 并不 是完 全可逆 的 ， 击实膨 胀 土 的绝对膨胀率 随着干湿循环过程 的发展 总是增大 ， 而相对 膨胀 率降低 ， 这种 变化 在 Ⅱ级 ， Ⅲ级循环 时最明显 ， 经过 Ⅲ级循环 后胀
第３ ８卷 第 ２ ４期
２ ０ １２ 年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｔ Ｃ ＵＲＥ ＨＩ Ｅ Ｔ
Ｖｏ ｌ ８ Ｎｏ． ｌ３ ２４
Ａｕ ． ２ １ ｇ ０ ２
・１ ０１ ・
文章编 号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ２ ． １ １０ １ ０ — ８ ５ ２ １ ）４ ０ ０ ． ２
强度与饱和度之间的非线性关 系式 ， 了非饱和土的试验方法 。 简化 缪林 昌等人 提 出了非饱和土抗剪强度 的双 曲模型 ， 其很 好 徐永福等 进行 了膨胀 变形试 验研 究 ， 结果 表 明： 胀量 是 膨 同时 表明 吸力 对非饱 和土的抗 剪 含水 量的线性 函数 ， 胀量 的对 数与 压力 的对数 呈直 线相关 ， 膨 简 的描述 吸力与抗 剪强度的关系 ，
非饱 和膨 胀土 土样 的剪 切应 力与 剪切 位移 关 系曲线 是剪 切 量（ 吸力 ） 决定 了土样 的变形 行为及 非饱 和土强度 理论 中状 态变 论 ： “ 软化” 的 ， 型 非饱和膨胀 土抗剪强 度指 标受 含水量 影响较 大 ， 提 量的选取方法 。 陈正汉等 人利 用改 装 的非 饱 和土 三轴 仪 与 Ｃ Ｔ机 配套 试 出了非 饱和膨胀 土的抗剪强度公式 。 缪林 昌等 人依据常规三轴试 验提 出了非饱 和膨胀土的吸力 验， 从微观 和宏 观两个方面揭示原 状土的结构损 伤演化 和变形 强
膨胀土化学改良法_肖武权
膨胀土化学改良法肖武权徐林荣(长沙铁道学院土建学院)=提要>总结国内外膨胀土化学改良法的研究进展,评述各种添加剂改良膨胀土的效果,指出石灰或以石灰为主的添加剂是最有效和最经济的添加剂。
=关键词>膨胀土化学改良石灰添加剂膨胀土是一种具有胀缩性、裂隙性及超固结性等不良性质的特殊土,给膨胀土地区铁路工程建设带来危害甚至严重的破坏。
为了确保膨胀土地区铁路工程建筑物的安全,需对膨胀土进行处理或采取工程设计措施。
在诸多加固处理方法中,化学改良法越来越得到重视和应用。
目前,国内外应用化学方法改良膨胀土的添加剂有石灰、水泥、粉煤灰及其他添加剂等,本文着重介绍应用最广泛、最有效的石灰添加剂的改良作用。
1用石灰添加剂改良膨胀土111改良原理石灰改良膨胀土包括:¹改变粘土颗粒周围和内部的物理化学环境;º改变水流入和流出孔隙的自然状态;»影响整个土体的特性变化。
当天然粘土与二价的具有较低化合(亲和)力的水离子发生交换时,就出现了膨胀粘土最有效的化学稳定。
最有效和最有用的离子是钙离子。
Thompson(1966)认为石灰稳定的一般过程为:阳离子的交换、凝聚与结块、碳化作用与凝聚反应作用,前两个作用使土的可塑性增大,因而改变了粘土矿物的电荷,后两个作用过程是粘结反应过程,使土的承载强度提高。
因此,石灰稳定为两个阶段:第一阶段包括粘土表面阳离子交换与凝聚过程;第二阶段是从粘土矿物晶格分离二氧化硅和少量的氧化铝。
初期的离子交换与化学反应引起钙质硅酸盐的凝胶,使颗粒发生胶结,进而包裹成粘土团块并堵塞土孔隙,钙质硅酸盐凝胶逐渐结晶,形成一种联锁结构。
112改良效果(1)改良土膨胀率和膨胀压力大大减少。
以约旦伊尔比德膨胀土的两个试样B H8和B H22为例。
当石灰含量从0增至6%时,膨胀率变化:B H8从4168%降为0,B H22从12177%降为414%;膨胀压力变化:BH8从014MPa降为0,B H22则从215MPa降为212MPa[1]。
论文：膨胀土改良
膨胀土路基施工工艺及质量控制办法（中铁四局一公司）摘要：膨胀土是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，具有吸水膨胀软化和失水极具收缩开例，并能产生往复胀缩变形的高塑性黏土，必须进行改良才能作为路基填料。
目前处理膨胀土的方法主要是化学改性，如掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钠、氯化钙、沥青、合成固化剂、合成树脂和磷酸等，使之与土壤发生一定的物理化学反应，以改变原土的物理力学性质来稳定膨胀土。
本文结合合宁铁路I标段路基的施工简要介绍采用石灰改良膨胀土路基施工工艺及质量控制办法。
1、工程概况合宁铁路是新建I级客货共线时速200km/h铁路，路基占线路总长的84.5%，全线普遍存在alQ粘土，位于中等和弱膨胀土地区。
考虑到石灰在改良高塑性黏土所具有的优势，3以及合宁线沿线被改良土质的特性、料源、施工设备以及试验成果的推广前景等各种条件，本次改良膨胀土选用的改良剂为石灰（包括生石灰、消石灰）。
全线改良的石灰掺入比为5%～8%。
根据合肥南京线全椒及肥东试验段施工工艺试验研究结果，路基基床以下路堤膨胀土改良采用集中路拌法，基床底层膨胀土改良采用厂拌法。
合宁铁路I标段起点里程为XK6＋878.67,终点里程为DK1108+300，管段全长45公里，其中包含三十里铺及肥东两个车站。
共有厂拌改良土：92.4万方，路拌改良土：239.5万方。
2、施工准备2.1、原材料施工前需对进场的改良剂、取土场土质、工程用水等材料进行相关试验。
2.1.1、石灰石灰品质为主控项目，符合设计要求。
石灰品质原则上不应低于3级石灰。
采用生石灰改良时，应采用磨细石灰粉，粉径控制在1mm以内。
采用消石灰改良时，石灰应在使用前7～10天充分消解，每吨石灰消解需用水量一般为500～800kg。
消石灰石灰含水率在消解时加以控制，含水率应在20%以内。
石灰堆放储存时，搭防雨棚保护或采用塑料布及其它的材料覆盖。
消解后的石灰应保持一定的湿度，以免过干飞扬，但也不能过湿成团。
中国膨胀土的分布及其研究现状综述
中国膨胀土的分布及其研究现状综述Xxcxx摘要：膨胀土是颗粒高度分散、成分以黏土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土。
因其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的典型特性，给工程的设计施工和运营带来严重的安全隐患。
从其被发现到现在，膨胀土在基础理论、试验方法、工程处理等方面的研究都取得了重大的成果和积累了丰富的经验。
笔者对膨胀土近三十年来的研究现状作一概述，总结了膨胀土的成因与分布、组成与结构、判别与分类，重点叙述了膨胀土的工程性质，最后列出了几个膨胀土研究中的热点问题，代表人物及其突出贡献，以及膨胀土地区的具体工程问题及其处理方法。
关键词：膨胀土；蒙脱石；粘土矿物；工程性质；多裂隙；超固结性1 引言膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩干裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘土[1]。
作为一种颗粒高分散、成分以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的粘土，因其吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特性，工程界常称之为灾害性土，也有学者戏称其为“工程癌症”[2-4]。
决定其膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等粘土矿物。
膨胀土的主要特征有（1）膨胀土中的粘土矿物成分主要是由亲水性矿物组成的，而蒙脱石则是最典型的强亲水矿物，伊利石（水云母）具有中等亲水性，这两类粘土矿物都具有膨胀的微观结构。
对湿度状态的变化特别敏感。
（2）吸水膨胀和失水收缩，这种变形是可逆的，即可以吸水膨胀、失水收缩，再吸水膨胀，失水收缩，并胀缩变形显著。
（3）吸水膨胀后强度降低，并有随之湿化崩解的现象；而失水收缩后的土强度增大，一般都较干硬，但常伴有裂隙产生。
（4）膨胀土一般具有高液限、低塑性以及塑性指数较高的特性，因为从土质分类与土的工程分类意义来讲，属于高塑型粘性土范畴。
（5）膨胀土的粒度组成中粘粒（＜2 μm）含量大于 30%，属液限大于 40%的高塑性和超固结性粘土。
根据膨胀土在不同地区主要表现出来的特性不同，这类粘土有不同的叫法，比如在干旱地区，这类土主要表现的是失水收缩，叫胀缩土，有的由于裂隙发展影响工程安全与稳定，叫裂土；也有根据土的产地、颜色和性质等命名，比如英国伦敦粘土、南非黑泥、印度黑棉土等。
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膨胀土化学改良现状及其展望膨胀土因在形貌和工程性质上的特殊性，以及其对工程建筑物所产生的严重破坏作用而引起人们的广泛重视。
据统计，美国由于膨胀土造成的损失每年达几百亿美元，已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成损失的总和；我国仅铁路每年就需耗资上亿元进行膨胀土地区铁路工程的整治。
然而由于膨胀土组成和结构的复杂性，膨胀土一词的真正含义在1969年第二次国际膨胀土研究会议上才正式给出。
膨胀土工程上的定义是一种由于它的矿物成分对于它的环境变化，特别是湿度状态的变化非常敏感的土，其反应是发生膨胀和收缩，并产生膨胀压力。
矿物学上的定义是膨胀土中主要含有蒙脱石等矿物，这些层状硅酸盐矿物为主的膨润土(或称斑脱土)，吸水后体积可膨胀1O～30倍。
要在膨胀土上建造建筑物，必须对其基础膨胀土进行处理。
常用方法有：换土，喷射桩和化学改良等。
在这些处理方法中，化学改良固化因具有较好的性价比而受到人们广泛重视。
为此，在对膨胀土的胀缩性能和膨胀土的化学改良固化现状进行分析的基础上，对膨胀土的化学改良固化下一步研究进行了展望和探讨。
1 膨胀土的胀缩性能要使化学改良膨胀土具有较好的长期耐久性，必须对膨胀土产生胀缩的原因有深刻的了解。
大量的研究表明，膨胀土的胀缩性能主要与其粘土矿物的组成、结构及其堆聚的微结构有关。
1.1 粘土矿物与胀缩性膨胀土矿物成分包括各种粘土矿物和碎屑矿物，大致有2O种之多，表1是一般膨胀土粘土颗粒中常见矿物成分 ]。
碎屑矿物中大部分为石英、长石(主要为斜长石)和云母等矿物，碎屑矿物大多是粗颗粒的组成物质，在膨胀土中含量有限，对膨胀性能影响较小。
粘土矿物由蒙脱石、伊利石和高岭石及其变体等组成，具有层状或链状晶体构造的含水铝硅酸盐，其共同特点是，结晶度低，晶粒细微，同晶置换现象普遍，胶体特性十分典型；粘土矿物主要是细颗粒的组成物质，在膨胀土中不仅占有绝对优势，而且是决定其“粘土特性”的主要物质基础，从而也是控制膨胀土工程性质的重要内在因素。
各类粘土矿物由于其化学成分、晶格构造及离子交换能力等性质的不同，决定了不同类型粘土矿物彼此之间的特性差异。
大量研究表明，各种粘土矿物组成与膨胀土的物理化学性质与力学性能之间的相关关系，大致存在着一般规律。
蒙脱石矿物对于膨胀土工程性质的影响尤其具有特别重要的作用。
长江水利水电科学研究院研究表明，当膨胀土中蒙脱石含量达到5时，即可对土的胀缩性和抗剪强度产生明显影响。
倘若蒙脱石含量超过2O～3O时，则土的胀缩性和抗剪强度基本上全由蒙脱石所控制。
蒙脱石是化学成分复杂的一大族矿物，称为蒙皂石族(smectite)，亦称蒙脱石族。
端员矿物蒙脱石属单斜晶系，是由2层硅氧四面体和1层夹于其间的铝(镁)氧(羟基)八面体构成的2：1型层状硅酸盐矿物，结构单位层间为0与0，键力极弱，易被具有氢键极化水分子分开。
另外，蒙脱石晶格的异价类质同晶置换是其最基本、最重要的构造特性，蒙脱石的硅氧四面体和铝氧八面体中的硅、铝离子被其它不等价阳离子(Fe＋3，Fe＋2，Zn＋2，Mg＋2等)所置换，形成层间负电荷，使晶层具有吸附水化阳离子的能力。
同时，蒙脱石的端面破键和八面体片在碱性环境中的离解也会产生负电荷，使蒙脱石具有吸附水化阳离子的能力。
蒙脱石吸附水化阳离子后，晶面间距(co)加大，产生吸水膨胀。
自然界产出的较稳定形式的蒙脱石，单位化学式有2H20时，co＝1.24 nm；有4H20时，co＝1.52nm；高水化状态c。
为1.84～2.14 nm，有时甚至可达4.8nm左右。
蒙脱石层间吸附的阳离子是可交换的，能与土颗粒周围溶液中的阳离子进行等物质量的交换。
不同的阳离子使得蒙脱石的吸附性能不同，含高价阳离子的蒙脱石处在塑性体－流体的过渡阶段，较一价阳离子蒙脱石水化能高，吸水速度快，吸水量大，膨胀率高，在低湿状态的样品尤为明显；但进入分散状态时则不然，此时吸水膨胀性能受晶格的离解程度制约，高价阳离子比一价阳离子具有较大的倾向把粘土矿物维系在一起，含高价交换离子的蒙脱石晶格的离解程度较含一价交换阳离子的蒙脱石晶格离解度低，吸水量少，最终吸水率也低。
但一价离子中钾离子是一个例外，可能是因为它的大小和配位数允许它紧密地填人粘土矿物表面氧的六角形网眼中，可加强层间连结，减少吸水量，氨离子的作用与钾离子类似口。
有机阳离子和有机极性分子也能显著地影响蒙脱石的吸附性能。
Gleseking报道说，当蒙脱石粘土用多种有机阳离子饱和后，其吸水膨胀性能就将失却，这些阳离子吸附在蒙脱石底面上。
Hendricks指出，吸附有胺离子的蒙脱石吸附水分的数量同根据总表面与被胺离子遮盖的一部分表面之差而推断出蒙脱石吸附水分数量非常接近。
总之，层间吸附的阳离子使得蒙脱石的吸水膨胀性能表现出较大的差异。
粘土矿物中伊利石的晶体构造与蒙脱石相似，同样由2层硅氧四面体和1层铝氧八面体组成，所不同之处是在2个晶胞之间因吸附钾离子而使联接力增强，结晶格架的活动能力较蒙脱石低，而使一部分极性水分子可以进入晶层之间，显示弱的胀缩性。
高岭石则是由1层硅氧四面体与1层铝氧八面体组成，2个相邻晶胞之间由联接力很强的氢键相结合，极性分子和交换阳离子均不能进入层间，高岭石分子故一般不具胀缩性。
十分清楚，由化学成分、晶格构造及离子交换能力不同的粘土矿物及吸附不同阳离子的相同粘土矿物组成的膨胀土，其吸水膨胀性能将表现出明显的差异。
1.2 微结构与胀缩性膨胀土的胀缩变形还与其结构相关，结构也是决定和影响土工程性质极其重要的因素，尤其是“结构连结”。
如果说膨胀土的物理化学性质，主要受膨胀土的物质成分所控制，那么膨胀土的收缩性、强度特性以及变形性质，则在很大程度上取决于膨胀土的微结构特征。
组成膨胀土微结构的物质基础主要是细小的粘土矿物颗粒，粘土颗粒呈聚集状，有的以连续的、非定向排列的分布组成粘土基质，即基质状结构。
这些基质状结构胶体特性十分明显，具有较强的吸水膨胀失水收缩性能。
须藤俊男于1960年发现粘土矿物颗粒间的膨胀远大于其层间膨胀。
蒙脱石聚集体SEM 图中呈现出弯曲而起皱的外貌，并可见到卷曲和起翘的现象，有时薄片起翘卷曲张开呈花瓣状结构形态，而伊利石则是扁平颗粒聚集成叠堆状结构。
蒙脱石这种结构有利于其表现胀缩性。
SEM分析还发现，膨胀土是普遍发育有微孔隙和微裂隙的多孔隙粘性土，无论在聚集体内或聚集体间，都普遍分布有各种大小不同、形状各异的微孔隙和微裂隙。
各种微孔隙和微裂隙的存在，决定了膨胀土的孔隙一裂隙介质属性，有利于水的渗入与溢出，为聚集体的膨胀与收缩创造了水分迁移变化的必要条件，使膨胀土粘土矿物吸水膨胀得以发生，产生膨胀破坏成为可能。
另外，有研究证实具有钠离子扩散层的伊利石，也类似蒙脱石赋予粘土一定的膨胀性。
2 膨胀土化学改良现状有关膨胀土化学改良目前使用较多的无机类的固化剂有石灰、水泥等，有机类的有丙烯酸盐系列、聚丁二烯等。
还有使用有机固化剂与无机固化剂复合的方法，也取得了一定效果，如丙烯酸盐与水泥复合、胺基磺酸盐类化合物与石灰复合等。
2.1 无机类固化剂2.1.1 石灰类固化剂石灰对膨胀土所起的有效作用是最早被人类熟知的，在我国长城、古罗马一些道路都曾用石灰来稳定固化土。
当石灰掺入到膨胀土中，土孔隙溶液中Ca 浓度大幅度增加，可置换出蒙脱石等矿物中吸附的水合Na，这个过程可降低粘土颗粒的水膜层厚度，粘土颗粒凝聚作用增加，有利于粘土颗粒间形成较强的结构连结；石灰的溶解析出Ca(OH)2晶体，对石灰土强度的提高也有正面影响。
石灰与土中微细粘粒中活性SiO2和活性Al203。
发生缓慢的火山灰反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙，对粘土颗粒起到胶结作用，同时可减少具有吸水膨胀性能的粘土矿物含量。
另外，C02直接和Ca(OH)2之间的反应以及CO2在水溶液中和Ca＋2的结合都有助于石灰土强度的形成。
但总的说来，石灰固化的膨胀土水稳定性较差。
AI－Mhaidib等的研究表明，固化膨胀土的石灰掺量有一个最佳范围，针对不同膨胀土参数得出石灰的最佳掺量不同。
膨胀土中掺2%(质量分数，下同)石灰对膨胀性能最为有效，超过2%对膨胀性能起反作用；但根据塑性指数和pH值变化来看，最佳掺量应大于4%；根据无侧限抗压强度实验，最佳掺量应大于8%。
2.1.2 水泥类固化剂泥对膨胀土的改良，主要有以下几个方面的作用：(1)水泥水化反应产生的C—S—H 和C—A—H 凝胶，附着在颗粒表面，具有较强的胶结力，并形成了Ca(OH)2 。
(2)Ca＋2与土颗粒表面吸附离子发生阳离子交换反应，使土颗粒吸水性能改性和团粒化，增加膨胀土的水稳定性。
(3)Ca＋2，OH－渗透进入土颗粒内部，与粘土矿物发生物理化学反应，继续生成上述胶凝物质，可减少亲水性粘土矿物的含量，并提高土颗粒间的连结强度。
许多研究表明，随着水泥掺量增加，改良膨胀土强度有一定增加。
但因水泥水化反应的体积减缩和水化作用消耗粘粒吸附水而引起干燥收缩，当水泥的掺量超过6％时，稳定土的裂缝将显著增加。
随着水泥掺量增加，稳定土的收缩性能变差，而且固化土的经济成本直线上升，因此考虑固化效果和经济成本，改良膨胀土的水泥掺量一般在4％～1O％之间。
2.1.3 工业废渣类固化剂粉煤灰、矿渣等工业废渣配合石灰、水泥也常被用来改良膨胀土。
由于工业废渣在石灰、水泥水化的碱性环境中具有潜在水化活性，人们从经济和环保角度出发，用其来固化、稳定土体，其固化机理与石灰类、水泥类固化剂类似。
用工业废渣加固膨胀土，最大的优点是比较经济和环保，但其早期强度不高，而且通常需要较大的掺量。
2.1.4 水玻璃类固化剂水玻璃由于其在凝胶剂的作用下具有聚合作用，也常被人们用来改良特殊土。
没有加入凝胶剂，水玻璃是不会发生聚合作用的，在水玻璃溶液中加入酸(或水解后呈酸性的盐)后，硅酸根负离子随着溶液中外加酸浓度的增加而逐步与氢离子结合产生聚合而形成凝胶。
反应生成的硅胶沉淀在土颗粒表面，使土颗粒表面形成一层硅酸薄膜，由于硅酸本身具有胶结性，将土颗粒相互胶结起来，而且生成的硅酸凝胶会脱水缩聚，由单分子的结构，最后变成空间结构，把分散的颗粒进一步聚裹成一个整体，提高了土体的强度。
过去所采用的水玻璃固化剂是由水玻璃和酸性反应剂构成的，在强碱条件下发生胶凝固结。
由于胶凝时间不能延长，固化反应不完全，会发生较强的碱性影响，使生成的SiO2胶体逐渐溶出，大大降低其耐久性，所以目前工程上使用的主要是各种改性水玻璃。
如酸性水玻璃，在中性区域凝胶，没有碱溶出，因此不存在碱性水玻璃那种淋滤腐蚀和污染环境现象。
为延长水玻璃的凝结时间，使用铝酸碱金属盐与碳酸钙混合液进行调整，也取得了一定效果。
另外，水玻璃的改性方法还有使用乙二醛、碳酸乙烯酯等。
2.2 有机类固化剂有机固化剂是利用有机聚合物的聚合反应实现对土的固化增强。