您现在的位置:首页 >> 创作范文 >> 土木类论文 >> 内容

两种膨胀土改性方案的比较试验研究返回

时间:2019-9-6 16:39:55 点击:

  核心提示:(1.没时间写论文,不会写论文?想要发表论文?想写心得体会?想写演讲稿?找易代455754013,职称论文发表,期刊杂志,期刊论文发表,发表论文淘宝店链接、淘宝店链接【摘 要】在膨胀土中分别掺入阳离子...

(1. 没时间写论文,不会写论文?想要发表论文?想写心得体会?想写演讲稿?找易代455754013,职称论文发表,期刊杂志,期刊论文发表,发表论文  淘宝店链接 、淘宝店链接

【摘 要】在膨胀土中分别掺入阳离子聚丙烯酰胺、粉煤灰改良膨胀土。试验从改良膨胀土自由膨胀率、抗剪切强度、团聚体水稳定性几个方面比较两种改良剂改性膨胀土的优缺点。试验结果显示,在考虑工程强度上建议采用粉煤灰这类水泥类土壤改良剂;在水土保湿方面,掺入少量的阳离子聚丙烯酰胺类的高聚物即可达到良好的效果;在既考虑工程的强度要求,又顾及环境的保护下,建议采取两类改良剂的混合物来改良膨胀土。

【关键词】膨胀土;改性;粉煤灰;阳离子聚丙烯酰胺;试验研究

0 引言

膨胀土是一种主要含蒙脱石、伊利石等粘土矿物的粘土,具有吸水膨胀、失水收缩的特性[1]。在工程建设中,常常由于膨胀土这种特殊的性质给工程的施工、维护等带来较多的问题,譬如说路基的不均匀沉降问题。在经济迅速发展的今天,我国在高速铁路、公路、地下建筑以及水工建筑等工程上投入比例越来越大,如何对膨胀土进行有效的处理成为了近几年来学者们研究的热点问题[2-4]

粉煤灰是一种工业废弃物,多来源于燃煤电厂,实质上粉煤灰是一种火上灰质的活性粘土材料。通过离子交换法使得粉煤灰和与土壤中的水分和泥土细颗粒组合,阻断了土壤的毛细管结构,从而改善膨胀土的强度和稳定性[5]。阳离子聚丙烯酰胺作为一类具有水溶性的有机高分子化合物,对膨胀土的土体结构具有化学固化和改变的效能[6]。阳离子聚丙烯酰胺这类高聚物一般采用水溶液的形态与土壤混合,阳离子聚丙烯酰胺改良膨胀土的强度是建立在聚合物本身的胶结能力上,有掺入量较少,运输方便,改良膨胀土后,膨胀土的水理性质效果变好等优点[7]

本文在分析阳离子聚丙烯酰胺、粉煤灰改良膨胀土机理的基础上,通过室内试验,从改良膨胀土的自由膨胀率、抗剪切强度以及团聚体水稳定性方面来比较研究阳离子聚丙烯酰胺和粉煤灰改良膨胀土的效果。

1 改良机理

1.1 阳离子聚丙烯酰胺

阳离子聚丙烯酰胺是一种水溶性有机高分子化合物,化学结构式如图1所示,该有机物联接有多个N原子,具有更强的正电荷,利用其聚合物的效果,它可以和蒙脱石、伊利石发生离子交换反应。分子链上的大量氨基在矿物晶面上形成氢键,并形成对膨胀土颗粒表面的薄膜。这种吸附反应和较强的静电作用会削弱晶层间的排斥力,阻碍外来水浸入晶层[6],使得膨胀土中蒙脱石和伊利石的亲水性和膨胀特性发生了根本性的变化。

1.2 粉煤灰

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,是一种火山灰质活性粘土材料。粉煤灰比表面积大,吸附能力很高,颗粒的粒径范围在0.5300μm,粉煤灰的孔隙率比较高,在50%~80%,因此粉煤灰具有很强的吸水性。粉煤灰的活性主要来自活性SiO2和活性Al2O3在一定碱性条件下发生的水化反应[8]。含水量一定的条件下,粉煤灰与膨胀土混合后,会减少膨胀土的及胀缩性,提高膨胀土的强度、水理性质等[9-10]

2 试验材料与方法

为便于直观的看出膨胀土的改良效果,膨胀土为含有机质含量极低的南京下蜀土与蒙脱石含量较高的粘土矿物按一定比例混合而成,其物理性质指标见表1。阳离子聚丙烯酰胺试样为固体颗粒,粉煤灰来自南京市下关电厂,物理性质见表2

 

膨胀土的自由膨胀率测定、剪切试验按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)[11]进行,膨胀土的团聚体水稳性试验中团聚体筛取23mm35mm57mm>7mm 4组团聚体(文中平均粒径为2.5mm4mm6mm10mm)测定水稳性指数采用崩解法测定[12]。阳离子聚丙烯酰胺含量为阳离子聚丙烯酰胺质量与膨胀土试样与阳离子聚丙烯酰胺质量的和之比,试验中采用0.1%0.3%0.5%0.7%0.9%;试验中粉煤灰比率是指粉煤灰质量和烘干膨胀土质量之比,试验中采用4%6%8%10%12%。试验试样制备过程中膨胀土含水量均采用膨胀土的最优含水量22.81%

 

3 试验成果分析

3.1 自由膨胀率

 

由图1、图2可以看出,随着粉煤灰、阳离子聚丙烯酰胺掺入量的增加,膨胀土的自由膨胀率均有显著的降低。掺入的粉煤灰在6%~8%时,膨胀土的自由膨胀率降低幅度最大;阳离子聚丙烯酰胺掺入少量便可以有效降低膨胀土的自由膨胀率,掺入0.1%~0.3%时,膨胀土的自由膨胀率降低幅度较大,当膨胀土中含聚丙烯酰胺超过0.9%时,膨胀土的自由膨胀率几乎不再降低。

3.2 剪切强度

通过直接剪切试验得到改良后的膨胀土抗剪切强度指标如图3、图4。可以看出,粉煤灰改良膨胀土时主要通过增大膨胀土的内摩擦角来增大膨胀土的抗剪切强度,这会导致膨胀土的粘聚力反而有一定的降低。当膨胀土中掺入的粉煤灰含量超过8%时,膨胀土的内摩擦角不再增大,粘聚力也几乎不再降低,此时在膨胀土中掺入粉煤灰膨胀土的抗剪切强度几乎不再提升,这是由于粉煤灰颗粒细小,在膨胀土的颗粒中反而起到一定的润滑作用。阳离子聚丙烯酰胺主要是通过增大膨胀土的粘聚力来增大膨胀土的抗剪切强度,对膨胀土的内摩擦角不起到增大的作用。阳离子聚丙烯酰胺含量增加的同时,膨胀土的抗剪切强度也随之增加,当阳离子聚丙烯酰胺的含量超过0.5%时,膨胀土的抗剪切强度提高幅度减小,这是因为土壤颗粒间形成的网状膜结构已趋于稳定状态。

 

4 结论与建议

(1)粉煤灰主要通过增大膨胀土的内摩擦角来提高膨胀土的抗剪强度,阳离子聚丙烯酰胺土壤改良剂主要通过增大膨胀土的粘聚力来提高膨胀土的抗剪切强度,粉煤灰这类水泥类土壤改良剂相比阳离子聚丙烯酰胺这类高聚物在改良膨胀土的强度方面更容易施工;

2)在水土保湿方面,掺入少量的阳离子聚丙烯酰胺类的高聚物即可达到良好的效果,而且比粉煤灰类的水泥类土壤改良剂改良的效果更明显,带来的相关污染也相对较少;

3)在既考虑工程的强度要求,又顾及环境的保护下,建议采取两类改良剂的混合物来改良膨胀土。

【参考文献】

[1]汪谷香.膨胀土路基水损害作用机理及防治措施研究[D].湖南:中南大学,2006.

[2]谭罗荣,孔令伟.膨胀土的强度特性研究[J].岩土力学,2005(07):3-7.

[3]王保田,张福海,张文慧.改良膨胀土施工技术与改良土的性质研究[J].岩石力学与工程学报,2006(S1):573-577.

[4]马少坤,赵乃峰,周东,.南宁膨胀土长期压缩特性研究[J].岩土力学,2013(08):157-163.

[5]刘俊.抗疏力土壤固化剂的应用研究[D].重庆:重庆交通大学,2010.

[6]王艳萍,胡瑞林,李志清,.膨胀土路堤的化学改性试验研究[J].工程地质学报,2008(01):126-131.

[7]苏群,徐渊博,张复实.国际以及国内土壤固化剂的研究现状和前景展望[J].黑龙江工程学院学报,2005(03):5-8.

[8]王亮.粉煤灰综合利用研究[D].天津:天津大学,2007.

[9]查甫生,刘松玉,杜延军.石灰-粉煤灰改良膨胀土试验[J].东南大学学报:自然科学版,2007(02):163-168.

[10]惠会清,胡同康,王新东.石灰、粉煤灰改良膨胀土性质机理[J].长安大学学报:自然科学版,2006(02):38-41.

[11]中华人民共和国交通部.公路土工试验规程[S].北京:人民交通出版社,2007.

[12]水利电力部农村水土保持司.水土保持试验规范[].北京:水利电力出版社,1988

作者:易代网 www.163daixie.com 来源:网络
共有评论 0相关评论
发表我的评论
  • 大名:
  • 内容:
  • 易代网(www.163daixie.com) © 2019 版权所有 All Rights Reserved.
  • 职称论文发表,期刊杂志,期刊论文发表,发表论文 粤ICP备11102670号-1
  • Powered by laoy! V4.0.2