本文選題：膨脹土　切入點(diǎn)：化學(xué)改性　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：膨脹土是一種高塑性粘土，因其顯著的脹縮特性、多裂隙性和超固結(jié)性等不良工程特性而被歸為一種特殊土。膨脹土遇水快速膨脹強(qiáng)度大大衰減，失水則快速收縮的變形特性給膨脹土地區(qū)的工程建設(shè)造成了很大的困難和損失。半個(gè)世紀(jì)以來，不同研究者們從不從角度解釋了膨脹土的脹縮機(jī)理，并提出了相應(yīng)改良膨脹土脹縮特性并加固膨脹土地基的方法，主要包括一些物理法和化學(xué)法。 本文基于膨脹土的脹縮機(jī)理及有機(jī)物對(duì)粘土的吸附和改性作用，選用無機(jī)物硅酸鈉（Na2SiO39H2O）、氯化鈣（CaCl2）、氯化鋁（AlCl36H2O）及氧化鈣（CaO）與水溶性有機(jī)高分子聚合物陽離子型聚丙烯酰胺（CPAM）、陽離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（HTAB）復(fù)配改良膨脹土。同時(shí)，參照土工試驗(yàn)規(guī)范，改進(jìn)了自由膨脹率試驗(yàn)方法，以改性土的自由膨脹率測(cè)試結(jié)果作為衡量改性效果的指標(biāo)，篩選出最佳改性配方，并測(cè)試最佳改性配方下改性土的變形和強(qiáng)度。將改性結(jié)果與5%摻量下的氧化鈣改性土進(jìn)行比較。取得如下研究成果： （1）試驗(yàn)方法上，膨脹土的自由膨脹率試驗(yàn)方法改進(jìn)研究表明：土樣的制備過程及試驗(yàn)環(huán)境對(duì)結(jié)果影響很大。土樣的粒度組成、環(huán)境溫度、土樣冷卻與否等因素均對(duì)最終的測(cè)試結(jié)果有一定影響，其中土樣的粒度組成影響最大。根據(jù)研究結(jié)果提出以下建議：采用控制土樣粒度組成的方法測(cè)試不同土樣的自由膨脹率，將土樣分為三個(gè)粒組：0~0.1mm、0.1mm~0.25mm、0.25mm~0.5mm，分別取對(duì)應(yīng)粒組質(zhì)量百分比為0%~20%：20%~50%：20%~50%的土組成測(cè)試土樣；在同一環(huán)境溫度下進(jìn)行不同土樣之間的對(duì)比試驗(yàn)；土樣烘干后要在干燥箱中冷卻保證其干燥程度。結(jié)果表明，不同改性土樣自由膨脹率測(cè)試結(jié)果的可比性大大提高。 （2）改性劑的篩選方面，，將不同摻量的無機(jī)物硅酸鈉（Na2SiO39H2O）、氯化鈣（CaCl2）和氯化鋁（AlCl36H2O）摻入陜西安康膨脹土改性，自由膨脹率測(cè)試結(jié)果表明：硅酸鈉的改性效果優(yōu)于其他物質(zhì)；再將三種無機(jī)物以不同摻量分別與不同摻量下的陽離子型聚丙烯酰胺和十六烷基三甲基溴化銨復(fù)配改良膨脹土，結(jié)果表明：硅酸鈉與陽離子型聚丙烯酰胺的復(fù)合效果最好，十六烷基三甲基溴化銨單獨(dú)改性效果亦十分良好。在陜西安康膨脹土中摻入占干土質(zhì)量2.5%的硅酸鈉和0.5%的陽離子型聚丙烯酰胺，改性后的土即可滿足工程需要。 （3）改性土的變形和強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明：變形上，2.5%的硅酸鈉和0.5%的陽離子型聚丙烯酰胺改性陜西安康膨脹土和陜西漢中膨脹土的線縮率、體縮率、無荷膨脹率等指標(biāo)均較原土有較大的改善；強(qiáng)度上，改性土的粘聚力較原膨脹土有顯著提高，并改善了素土的應(yīng)變軟化特征，與5%生石灰改性對(duì)比，雖然Na2SiO39H2O和CPAM改性土的凝聚力較低，但相較石灰改性土的應(yīng)變軟化趨勢(shì)，Na2SiO39H2O和CPAM復(fù)合改性有很大的優(yōu)勢(shì)。 （4）改性機(jī)理方面：高價(jià)的無機(jī)陽離子對(duì)膨脹土中低價(jià)陽離子的置換作用雖然可以降低膨脹土的親水性，但這種作用相比某些無機(jī)物的凝聚作用和某些有機(jī)物的吸附凝聚劑表面改性作用還是很微小的。金屬陽離子的存在會(huì)影響陽離子型聚丙烯酰胺對(duì)粘土的吸附作用，有機(jī)聚合物對(duì)土粒的的吸附作用與無機(jī)陽離子對(duì)土粒的晶格置換、團(tuán)聚作用是可以相互配合的。表面活性劑對(duì)粘土顆粒表面活性的改變作用對(duì)改善膨脹土的親水性十分重要，研究表明HTAB的改性效果十分顯著。
[Abstract]:Expansive soil is a kind of high plastic clay, because of its remarkable swelling characteristics, fissures and over consolidation of poor engineering properties and is classified as a kind of special soil. The rapid expansion of the expansive soil strength greatly attenuated in water, the deformation characteristics of dehydrate, rapid contraction caused great difficulties and loss to the expansion the land area of construction project. For half a century, different researchers never explained from the angle of expansive soil swelling shrinkage mechanism, and puts forward the shrinkage characteristics and reinforcement methods of Expansive Soil Subgrade of expansive soil and corresponding improvement, including some physical and chemical methods.
In this paper, the expansive soil swelling shrinkage mechanism and adsorption of organic compounds on clay and modification based on the selection of sodium silicate inorganic compounds (Na2SiO39H2O), calcium chloride (CaCl2), aluminum chloride (AlCl36H2O) and calcium oxide (CaO) and water soluble organic polymer cationic polyacrylamide (CPAM), cationic surface active agent sixteen alkyl three methyl bromide (HTAB) compound modified expansive soil. At the same time, according to soil test specification, improved testing method for the rate of free expansion, with the modified soil free swelling ratio test results as a measure of modification effect indicators, selected the best modified formula, the optimum deformation and strength formula under the modified soil test results. And the modified calcium oxide and 5% dosage of modified bentonite were compared. The research results are as follows:
(1) test method, the expansive soil free swell test showed that the improvement of soil sample preparation process and test results of environmental impact. The soil particle size composition, temperature, soil and other factors are not the cooling of the final test results have certain effect, in which the particle size of soil samples the most important factor. Put forward the following suggestions: according to the results of the research methods used to control soil grain composition test of different soil samples free expansion rate, the soil sample was divided into three groups: 0~0.1mm, 0.1mm~0.25mm, particle 0.25mm~0.5mm, respectively corresponding grain quality percentage composition of the tested soil samples for 0%~20%:20%~50%:20%~50% soil; comparison test of different between the soil samples in the same environment temperature; soil samples after drying in the drying box cooling guarantee the drying degree. The results show that the modified soil free swelling ratio test results can be compared The sex is greatly improved.
(2) modified screening agent, the different content of inorganic sodium silicate (Na2SiO39H2O), calcium chloride (CaCl2) and aluminum chloride (AlCl36H2O) incorporation of Shaanxi expansive land reform, the free expansion rate test results show that the modified sodium silicate has better effect than other substances; then soil, expansion three kinds of cationic polyacrylamide with different inorganic admixture respectively with different dosage and sixteen alkyl three methyl bromide compound improved the results indicated that the best effect of compound sodium silicate and cationic polyacrylamide, sixteen alkyl three methyl bromide alone modification effect is also very good. In Shaanxi expansive cationic doping the quality of dry soil accounted for 2.5% and 0.5% of the sodium silicate soil modified polyacrylamide, after the soil can satisfy the need of engineering.
(3) the deformation and strength test results show that the deformation of the modified bentonite, cationic polyacrylamide 2.5% sodium silicate and 0.5% modification of Shaanxi expansive soil and Shaanxi Hanzhoung expansive soil shrinkage, shrinkage, free swelling ratio and other indicators were higher than the original soil has been greatly improved; strength, change soil cohesion than the original expansive soil is improved, and the improvement of the strain softening characteristics of soil, with 5% lime modified contrast, although Na2SiO39H2O and CPAM modified soil cohesion is relatively low, but compared to the strain softening trend of lime modified soil, Na2SiO39H2O and CPAM composite modified has a great advantage.
(4) modification mechanism: high price of inorganic cation replacement cation in soil while low expansion can reduce the hydrophilicity of the expansive soil, but this effect compared with the adsorption and condensation of some inorganic compounds and some organic coagulant surface modification effect is very small. The metal cations will affect the adsorption effect of cationic polyacrylamide on clay, organic polymer on the soil particles and the adsorption of inorganic cations on soil particle lattice replacement, aggregation can be matched with each other. To change the effect of surfactants on the clay particle surface activity is very important to improve the hydrophilicity of soil expansion, research shows that the modification effect of HTAB is very significant.

【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU443

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