膨胀土的自由膨胀比试验研究

自由膨胀率是膨胀土判别与分类的一项重要指标,由于自由膨胀率的测试人为干扰因素较多,自由膨胀率的科学性和可靠性被广泛质疑,因此,寻求一种人为干扰因素少,又能反映膨胀土本质的合理而适用的指标具有重要意义。为此,引进了一种新的试验方法即自由膨胀比试验,膨胀比是10g烘干土样分别在盛有蒸馏水和煤油(或CCl4)的标准量筒(通常为50mL)中沉积稳定时的体积之比。阐述该指标的意义和试验方法,系统开展自由膨胀比试验和膨胀土物理力学指标试验,试验表明:相对自由膨胀率而言,自由膨胀比与阳离子交换量、比表面积、蒙脱石含量具有更好的相关性,能较好反映膨胀土的胀缩特性;将自由膨胀比与公路规范中常用的指标液限、塑性指数、标准吸湿含水量进行对比分析,发现自由膨胀比作为膨胀土判别与分类指标具有更高的可信度,同时自由膨胀比与这些指标相关关系也较好,可将其结合起来用于膨胀土的判别分类中。     

自由膨胀比指标评价改良膨胀土的膨胀性

针对自由膨胀率试验中存在的不足以及改良膨胀土膨胀性评价的难点,引入自由膨胀比指标用于掺灰改良膨胀土的膨胀性评价。试验研究表明:自由膨胀比指标与改良膨胀土的基本物理力学性质指标(包括颗粒分布、界限含水率等)以及常用的膨胀土胀缩性指标(包括自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率)间存在良好的线性相关关系。自由膨胀比方法具有操作相对简单,可靠性好等优点,对实际工程的预测结果与实测结果基本一致。利用自由膨胀比指标可以有效进行改良膨胀土膨胀性强弱的预测评价,具有重要的理论意义和应用价值。     

106国道黄石段膨胀土结构特性研究

自由膨胀率是膨胀土判别和分类的一项重要指标,研究自由膨胀率特征与膨胀土结构特性关系有着重要意义。该文依托106国道黄石段边坡治理,开展了对该段路膨胀土自由膨胀率及其结构特性的一系列试验研究,分析了黄石段膨胀土的主要物理化学性质及微观特征。研究表明:106国道黄石段沿线膨胀土自由膨胀率与反映膨胀本质的指标蒙脱石的含量,以及液限、塑性指数等间接性判别指标具有较好的相关性;通过进一步微观分析总结出膨胀土的物理化学性质与水理性质主要受膨胀土的物质组成控制,而膨胀土的胀缩性、强度特性以及变形性质,则在很大程度上取决于膨胀土的结构特征。     

氯化钙溶液浸泡下压实水泥改性膨胀土的膨胀特性

压实膨胀土可用于防止垃圾填埋场中的固体废弃物产生二次污染,这主要取决于压实膨胀土的抗渗特性。向膨胀土中掺加水泥进行改性后,不仅可以增强膨胀土的水稳定性,还能提高膨胀土的抗渗特性,且抗渗特性随着时间的增长而逐渐增强。因此,在制备衬砌方面,水泥改性膨胀土比膨胀土具有更大的优势。为研究水泥改性膨胀土衬砌在化学溶液下的膨胀特性,选取氯化钙溶液为渗透液体,以氯化钙溶液浓度和水泥掺量为控制变量,进行水泥改性膨胀土的自由膨胀率试验及压实膨胀试验。试验结果表明,向处在氯化钙溶液环境下的压实膨胀土中掺加一定量的水泥,可以有效地减小膨胀土的膨胀性、缩短膨胀达到稳定的时间以及增强膨胀土的稳定性。就减小膨胀土的膨胀性和增强膨胀土的稳定性来看,水泥的最佳掺量比应控制在15%左右。就缩短膨胀土达到稳定的时间来看,水泥的最佳掺量比应控制在10%左右。     

用电导率测定自由膨胀率的方法研究

自由膨胀率是膨胀土分类判别的重要指标之一, 室内自由膨胀率试验周期长、影响因素多,试验成果重复性较差 。自由膨胀率和土壤电导率均与土壤的 阳离子交换量 、比表面积密切相关,在土壤的含水率一定的条件下,电导率是一个相对稳定的指标。因此,探索用电导率测定膨胀土的自由膨胀率可以解决自由膨胀率试验困难的问题。采用制备一定含水率条件下的膨胀土样测试了其电导率和自由膨胀率,试验成果表明：土壤电导率的量级可以用来反映膨胀土的膨胀等级。用特定含水率条件下膨胀土样的电导率可以推求土样的自由膨胀率。该成果对于研究采用电导率判别膨胀土的膨胀等级具有重要的实用意义     

引江济淮工程膨胀土水泥改性剂量研究

膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性,掺加一定量水泥对其进行改性是处理膨胀土的主要方法之一。选取引江济淮工程弱膨胀土,通过对素膨胀土和改性土的自由膨胀率、界限含水率及无侧限抗压强度的试验分析,揭示了水泥掺量和养护日期对引江济淮工程弱膨胀土的物理力学性质的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的自由膨胀率、液限、塑性指数均降低,无侧限抗压强度增加;(2)随养护日期的增加,自由膨胀率、液限、塑性指数减小,无侧限抗压强度增大;(3)基于本研究试验结果,同时综合考虑工程实际,建议引江济淮工程弱膨胀土水泥改性剂量为4%。     

风化砂不同掺入率对膨胀土特性影响的研究

针对目前膨胀土改良措施中存在的问题,提出了一种新的改良方法——在膨胀土中掺入风化砂,对膨胀土实施物理改良。对风化砂不同掺入率的膨胀土进行颗分试验,液、塑限试验,活性指数试验,相对密度试验。试验表明:随着掺砂比例的增大,活性指数急剧下降,液性指数发生了降低;对风化砂不同掺入率改良膨胀土进行的自由膨胀率、有荷膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力试验表明,随着掺砂比例的增加,膨胀土的膨胀性得到显著的抑制;最后对掺砂膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验和回弹模量试验,探讨不同掺砂率对强度指标的影响及其变化规律。试验研究结果表明,掺砂能较好地改良膨胀土的基本工程性质指标,有效抑制膨胀土的膨胀特性,改善膨胀土的力学强度性能,掺砂后膨胀土的各项指标均可达到路基填料的要求。     

微生物对膨胀土自由膨胀率的研究

地球表面的土体里含有丰富活跃的微生物,是地质环境中重要的组成部分。采用混合平板法从膨胀土和农田土壤中分离出菌株,制成固体菌剂。利用自由膨胀率试验,对接入不同菌剂并经不同时间培养的膨胀土进行测试。结果表明,加入微生物菌剂后膨胀土的自由膨胀率有明显改善,由原来的70%降低至48%,降幅达32%,将膨胀土由中等膨胀土变为弱膨胀土。     

微生物对膨胀土自由膨胀率的研究

地球表面的土体里含有丰富活跃的微生物,是地质环境中重要的组成部分.采用混合平板法从膨胀土和农田土壤中分离出菌株,制成固体菌剂.利用自由膨胀率试验,对接入不同菌剂并经不同时间培养的膨胀土进行测试.结果表明,加入微生物菌剂后膨胀土的自由膨胀率有明显改善,由原来的70％降低至48％,降幅达32％,将膨胀土由中等膨胀土变为弱膨胀土.     

粉煤灰改性膨胀土与膨胀土抗剪强度比较研究

采用电子直剪仪对安阳粉煤灰改性膨胀土及未改性膨胀土进行了力学实验,并对试验结果进行了比较分析,结果表明:随着掺灰率的增加,膨胀土的塑性指数,自由膨胀率,膨胀力与线缩率呈减小趋势,说明粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性.随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低.没有经过养护的土样,粉煤灰对无侧限抗压强度的影响不...     

Characterisation and swelling–deswelling properties of superabsorbent membranes made of PVA and cellulose nanocrystals

Novel superabsorbent membranes (SMs) consisting of polyvinyl alcohol (PVA), cellulose nanocrystals (CNCs) originated from rice husk (RH), glutaraldehyde (GLA) and glycerine (G) were manufactured by a compression moulding process. RHs were used to isolate pure CNCs via mechanical and chemical treatments. RHs were used to improve water-retention. Glycerine was used to increase the elasticity of the SMs. These SMs were characterised by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), mechanical testing and differential scanning calorimetry (DSC). SMs showed a greater equilibrium swelling capacity than neat cross-linked PVA. Moreover, the water transport mechanism of all SMs was found to follow Fickian diffusion. SMs exhibited good pH-dependent swelling reversibility and high-water retention capacity, making them more efficient water-retention materials. The biodegradability of the SMs was evaluated against environmental changes. The SM was also investigated for antimicrobial activity against pathogenic bacteria such as Candida Albicans (fungus), Bacillus subtilis (G+ Ve), Staphylococcus aureus (G+ Ve), Proteus Vulgaris (G-Ve) and Erwinia Carotovora (G-Ve). The hydrogel membrane has been found to act as a useful water reservoir, which may make it useful in agricultural applications.     

盐溶液对膨润土-砂混合物膨胀性能的影响

利用自制固结仪,开展膨润土-砂混合物在蒸馏水及不同浓度的NaCl、KCl和CaCl₂溶液下的膨胀变形试验,研究盐溶液浓度和阳离子交换反应对混合物膨胀变形的影响。试验表明,试样在蒸馏水与不同浓度的NaCl溶液下可用同一条e_m-p_e曲线表示,表明NaCl主要通过渗透吸力的作用影响混合物的膨胀变形。K⁺、Ca²⁺主要通过置换吸附在钠基膨润土表面的Na⁺,使得膨胀性能减弱,因此NaCl溶液的抑制性小于KCl和CaCl₂。值得关注的是,膨润土-砂混合物在KCl与CaCl₂溶液下随浓度的变化产生了不同的膨胀变形规律。当浓度为0.1 mol/L时,由于同浓度下CaCl₂溶液中的总离子浓度大于KCl,从而通过渗透吸力的提高增大了有效应力,此时CaCl₂的抑制效果强于KCl;而浓度在0.5 mol/L时,CaCl₂的抑制效果弱于KCl,因为此时溶液中离子浓度较高,一方面K⁺可以充分置换吸附在膨润土表面的Na⁺;另一方面K⁺更容易嵌入相邻晶层间硅氧四面体中氧原子形成的孔穴里,使得相邻晶层连接起来,导致水分子不易进入层间,无法正常吸水,从而明显地抑制了膨胀变形。     

改进的膨胀土侧限膨胀试验研究

为量测膨胀土在侧限浸水和不同上覆荷载下的竖向膨胀率和侧向膨胀力,通过改进常规侧限膨胀试验装置和方法,确保了施加上覆荷载后试样浸水前初始湿密状态不变,消除了制样产生的初始水平应力,并将侧向膨胀力从总的侧向力中区分出来。采用改进的试验装置和方法,以特定初始湿密状态下的广西百色中等膨胀土为研究对象,分别进行了常规侧限膨胀试验和改进的侧限膨胀平行性试验。试验结果表明:常规侧限膨胀试验中的上覆荷载会改变试样初始湿密状态,测得的竖向膨胀率偏小7%～95%;因制样产生的初始水平应力会使最终侧压力偏小16.1%～43.5%;分级加载和逐级卸载的改进侧限膨胀试验结果具有良好的一致性和可重复性;竖向膨胀率随着上覆荷载逐渐减小,引入相对膨胀率和相对压力,可建立反映极限膨胀状态的幂函数拟合公式;侧向膨胀力与上覆荷载相关并随之增大而逐渐增大,当上覆荷载增至竖向膨胀力时侧向膨胀力达到最大,两者之间可用双曲线较好拟合。研究成果可为膨胀模型的建立以及膨胀土地区支挡结构物设计计算提供参考。     

温度对GMZ膨润土的膨胀性能影响研究

在25℃,40℃,60℃和90℃的蒸馏水中对高庙子(GMZ)膨润土进行了膨胀性能试验。由于在试验条件下渗透膨胀占主导地位,GMZ膨润土的膨胀性能随温度的升高而增大,其中最大膨胀率随温度线性增加,而膨胀力随温度呈指数增加。压实GMZ膨润土的膨胀性能可用em=Kp^D-3表示。N2吸附试验结果表明温度对GMZ膨润土的表面分维D基本没有影响。在渗透膨胀条件下,采用扩散双层模型计算发现膨胀系数K与温度T_c之间存在线性关系,并且通过GMZ膨润土和Bikaner膨润土的膨胀试验进行了验证。将K–T_c线性关系与e_m–p分形关系相结合,提出了温度作用下GMZ膨润土膨胀性能的一种简便定量评价方法。     

邯郸强膨胀土三向膨胀力特性试验研究

对在不同干密度、初始含水率、温度下的邯郸强膨胀土和复合改性后的膨胀土进行三向膨胀力试验研究。结果表明,在试验条件范围(干密度:1.2,1.35,1.5,1.65 g/cm~3;初始含水率:15%,18%,21%,24%;温度:20℃,35℃,45℃,55℃,65℃)内,竖向与水平向膨胀力的比值随干密度增加而增加,干密度等于1.2g/cm~3时,比值接近1;干密度是决定平衡时间的关键因素,干密度越大的试样膨胀平衡时间越长,且所有试样平衡时间都在3000 min内;在室内常温(20℃左右)和初始含水率相同时,竖向膨胀力随干密度呈指数关系递增;相同温度和干密度下,随着初始含水率增加,三向膨胀力皆呈线性减小的规律,且三向膨胀力与初始含水率关系曲线的斜率随干密度线性递增;经过0.8%PVA(聚乙烯醇)+5%KCl(氯化钾)的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样竖向膨胀力下降33.3%,0.8%PVA+4%CaO(氧化钙)的混合溶液改性的土样竖向膨胀力下降16.7%。未改性和经过0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土样竖向膨胀力随着温度的升高而减小,经过0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样随着温度升高竖向膨胀力先增加,温度大于45℃后逐渐减小。     

Manufacturing of superabsorbent membranes of PVA and rice husk fibres reinforced with nanosilica for agricultural and horticultural applications

Novel superabsorbent membranes (SMs) consisting of polyvinyl alcohol (PVA), cellulose nanocrystals (CNCs) originated from rice husk (RH), nanosilica, glutaraldehyde and glycerine (G) were manufactured by a compression moulding process. RHs were used to isolate pure CNCs via mechanical and chemical treatments. RHs were used to improve water retention. These SMs were characterised by Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, mechanical testing and differential scanning calorimetry. SMs showed a greater equilibrium swelling capacity than neat cross-linked PVA. Moreover, the water transport mechanism of all SMs was found to follow Fickian diffusion. SMs exhibited good pH-dependent swelling reversibility and high-water retention capacity, making them more efficient water retention materials. The biodegradability of SMs was evaluated under environmental changes. The biodegradability of SMs was evaluated against environmental changes. The SM was also investigated for antimicrobial activity against pathogenic bacteria such as Candida albicans (fungus), Bacillus subtilis (Gram-positive), Staphylococcus aureus (Gram-positive), Proteus vulgaris (Gram-negative) and Erwinia carotovora (Gram-negative). SMs have been found to act as a useful water reservoir, which may make it useful in agricultural applications.

Abbreviation: Novel superabsorbent membranes (SMs) consisting of polyvinyl alcohol (PVA), cellulose nanocrystals (CNCs) originated from rice husk (RH), nanosilica (NS), glutaraldehyde (GLA) and glycerine (G) were manufactured by a compression moulding process. RHs were used to isolate pure CNCs via mechanical and chemical treatments. RHs were used to improve water retention. These SMs were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Mechanical Testing and Differential Scanning Calorimetry (DSC).     

渝湛高速公路击实膨胀土膨胀特性研究

以渝湛高速膨胀土为例，对击实膨胀土工程膨胀特性进行了试验研究，根据膨胀量试验的试验数据，拟台出膨胀量曲线的变化规律为指数关系；研究了有荷载情况下膨胀速度曲线的特征，利用非线性最小平方拟合法对膨胀曲线进行拟合，提出膨胀曲线的回归方程及其各参数的物理意义。     

圆饼状高压实膨润土膨胀力各向异性特征研究

针对作为我国缓冲/回填材料的高压实高庙子膨润土，采用自主研制的膨胀力-渗透性一体化测试仪器开展膨胀力试验，分别测定圆饼状试样的轴向膨胀力和径向膨胀力发展规律，研究试样初始干密度、初始吸力和尺寸效应对其膨胀力各向异性特征的影响。试验结果显示，轴向膨胀力和径向膨胀力均随着试样初始干密度的增加呈指数增大，膨胀力各向异性特征愈加显著。轴向膨胀力和径向膨胀力均随着试样初始吸力的增加而呈减小趋势；相同初始吸力条件下，径向膨胀力均大于轴向膨胀力，但是膨胀力各向异性系数随着初始吸力增大而不断减小。试样尺寸对膨胀力有显著影响，增加试样高度，轴向膨胀力不断增加，径向膨胀力增加到某一数值后不再随高度增加，膨胀力各向异性系数随着试样高度的增加逐渐减小。最后，基于膨润土膨胀机理、压实效应和尺寸效应，分析了膨胀力各向异性特征的形成机理。     

影响有荷载膨胀率的因素分析

根据击实膨胀土在不同的荷载、含水量和压实度下的膨胀变形试验 ,分析了击实膨胀土在 3个因素下的膨胀变形规律 ,并通过考虑交互作用的正交试验设计 ,找出 3个因素的重要性大小 ,且两两无交互作用 ,从而推导出膨胀土地基的膨胀量的计算公式 .     

膨润土的膨胀性衰减研究

利用地球化学软件Phreeqc模拟了高放核废料处置库的高压实MX80膨润土中发生的水文地球化学反应,基于长时间尺度的研究的需要,忽略热、力、流等因素的影响,主要考虑了K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺四种阳离子的离子交换和矿物溶解沉淀反应,建立了膨润土中的一维离子运移反应模型。模拟了不同外界流体作用下,膨润土化学组分在时间和空间上的变化。结合化学组分变化结果,对膨润土膨胀性衰减情况进行了计算和评估。得到1万年后海水和地下水环境下的MX80膨润土膨胀性衰减系数分别达到0.79和0.91。