一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，包括如下步骤:S1.将粉质黏土风干，筛分出小颗粒粉质黏土；S2.将筛选后的粉质黏土与木质素掺杂在一起；S3.将不同木质素掺配比例的粉质黏土试样搅拌均匀，密封浸润12h，静压法成型圆柱形试件，密封恒温恒湿养生，然后进行冻融循环试验；S4.将经冻融循环试验前后的试件进行重复加载动态回弹模量试验；S5.将经冻融循环试验前后的试件进行承载比试验；S6.将经冻融循环试验前后的试件进行导热系数试验。采用本发明专利技术的木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，填补了关于寒区工业副产品木质素改良黏性土在冻融循环条件下路用性能研究的空白。

A Study on the Frost Resistance of Silty Clay Modified by Lignin

【技术实现步骤摘要】
一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法
本专利技术涉及木质素改良粉质黏土性能研究领域，具体涉及一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法。
技术介绍
在季节性冰冻地区，春季路基土解冻融化，由于路基土层上部积累的冰晶体融化，使路基土含水率增加，加之粉质黏土排水能力差，路基上层软化，强度降低。在车辆荷载反复作用下，轻者路面出现结构性车辙，限制行车速度，重者路面开裂、冒泥，路基变形过大失稳。近些年来，北方严寒地区道路运行状况的调查时发现粉质黏土填筑的路基冻害显著，木质素改良粉质黏土应用于寒区路基工程中，需要对其工程性质与耐久性开展探索性研究，而目前针对寒区工业副产品木质素改良黏性土在冻融循环条件下路用性能的研究鲜有报道，其工程应用和效果评价都十分缺乏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，包括如下步骤:S1.将粉质黏土风干，筛分出小颗粒粉质黏土；S2.将筛选后的粉质黏土与木质素掺杂在一起；S3.将不同木质素掺配比例的粉质黏土试样搅拌均匀，静压法成型圆柱形试件，密封恒温养生，然后进行冻融循环试验；S4.将经冻融循环试验前后的试件进行重复加载动态回弹模量试验；S5.将经冻融循环试验前后的试件进行承载比试验；S6.将经冻融循环试验前后的试件进行导热系数试验。优选的，在所述S1中，将粉质黏土风干后，经孔径为2mm的筛网，得到筛选后的粉质黏土。优选的，在所述S2中，将筛选后的粉质黏土与木质素按照木质素质量百分比为0％、2％、4％、6％的比例掺杂在一起，试件成型密度为最佳含水率条件下，最大干密度的96％。优选的，在所述S3中，所述冻融循环试验包括如下步骤：S31.将不同木质素掺配比例的粉黏土加水搅拌均匀后的试样装入密封袋内，浸润12h；S32.采用静压法成型试件，聚酯薄膜密封后放入标准养生箱内，在温度为20℃，相对湿度为95％条件下养生7d、28d；S33.完成养生的木质素改良粉质黏土试件与粉质黏土试件一同放入高低温交变试验箱内，所述高低温交变试验箱的冻结融化温度分别为-20℃与20℃，冻结融化时间各24h，冻融循环10次。优选的，在所述S4中，所述重复加载动态回弹模量试验为三轴重复加载试验，所述三轴重复加载试验采用DTS30通用试验机完成测试，通过DTS30配套的Testlab软件完成数据采集与分析。优选的，DTS30通用试验机中，围压为气压加载，半正矢脉冲荷载，荷载频率10Hz，加载时间为0.2s，荷载间歇时间为0.8s；试验中各土样制作3个平行试件，每个试件含水率与压实度误差控制在1％以内。优选的，在所述S5中，所述承载比试验包括如下步骤：S51.称量冻融前后每个试件与筒的质量；S52.将试件放入框架内，安装好测量膨胀量的表架与百分表后，将试件再放入水槽内，读取百分表初始读数，然后在水槽内加水，水面高出试件顶面25mm以上；S53.试件浸泡4昼夜后，读取百分表读数，将试件从水槽中取出，倒出试件顶面的水，静置15min，卸去框架、荷载板等附件，称量筒和试件质量；S54.将试件放在MQS-2型路面材料强度试验仪上进行贯入试验，计录位移值与压力值；S55.计算CBR、膨胀量与吸水量。优选的，在所述S54中，在进行贯入试验时，采用50kN加载感应头，加载速率为1mm/min。优选的，在所述S6中，所述导热系数试验采用导热系数仪完成，仪器导热系数测量范围：0.005～500W/(m·K)，精度：±3％，传感器采用聚酰亚胺覆膜，测试时间1～2560s。优选的，所述导热系数仪采用双螺旋探头结构，双螺旋探头夹于两块样品之间，并依据双螺旋探头测得的阻值大小建立双螺旋探头温度随时间的变化关系。本专利技术的有益效果是：1.冻融后粉质黏土试件表面有明显的裂缝，木质素掺量2％的改良粉质黏土表面存在微小的裂缝，而木质素掺量4％与6％的改良粉质黏土整体性好，未见裂缝，说明木质素掺入有效改善了土体冻融稳定性。2.木质素改良粉质黏土的动态回弹模量试验结果表明：冻融前后，木质素改良粉质黏土的动态回弹模量随着偏应力的增大而减小，随着围压的增大而增大。冻融前，木质素改良粉质黏土的回弹模量随着木质素掺量增加而减小。冻融后，木质素改良粉质黏土的回弹模量随着木质素掺量增加而增加，回弹模量衰减百分率随着木质素掺量增加而减小。说明木质素提高了土体抗冻性，但木质素掺量过多对土体强度不利。3.木质素改良粉质黏土的CBR试验结果表明：木质素改良土CBR随着木质素掺量增加，先增大后减小。冻融后，粉质黏土与木质素改良粉质粘土的CBR均减小，但木质素改良粉质黏土的CBR减小幅度较小。冻融前，木质素改良土膨胀量随着木质素掺量增加而减小。冻融后，木质素改良土的膨胀量随着木质素掺量增加而增大。冻融前后，木质素改良粉质黏土的吸水量均随着木质素掺量增加而增大。综合分析，给出寒区粉质黏土路基最佳木质素掺量为4％。4.木质素改良粉质黏土的导热性试验结果表明：木质素改良粉质黏土的导热系数随着木质素掺量增加而减小，木质素掺入土体，降低了土体的传热性，对提高抗冻性有利。粉质黏土与木质素改良粉质黏土在冻融后导热系数均增加。附图说明图1为粉质黏土与木质素改良粉质黏土的冻融7d后试件表观情况；图2粉质黏土与木质素改良粉质黏土的冻融28d后试件表观情况；图3为粉质黏土冻融后裂缝扩展情况；图4为养生7d木质素改良土冻融前应力状态对回弹模量的影响；图5为养生7d木质素改良土冻融后应力状态对回弹模量的影响；图6为养生7d木质素改良土冻融后应力状态对模量衰减值的影响；图7为养生28d木质素改良土冻融前应力状态对回弹模量的影响；图8为养生28d木质素改良土冻融后应力状态对回弹模量的影响；图9为养生28d木质素改良土冻融后应力状态对模量衰减值的影响；图10为养生7d改良土动态回弹模量与木质素掺量关系；图11为养生28d改良土动态回弹模量与木质素掺量关系；图12为木质素改良土回弹模量衰减百分率；图13为冻融对木质素改良粉质黏土CBR值的影响；图14为冻融对木质素改良粉质黏土膨胀量的影响；图15为冻融对木质素改良粉质黏土吸水量的影响；图16为养生7d冻融前后木质素改良土导热系数；图17为养生28d冻融前后木质素改良土导热系数。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。实施例一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，包括如下步骤:S1.将粉质黏土风干，经孔径为2mm的筛网，得到筛选后的粉质黏土；S2.将筛选后的粉质黏土与木质素按照木质素质量百分比为0％、2％、4％、6％的比例掺杂在一起，试件成型密度为最佳含水率条件下，最大干密度的96％；S3.将S2中不同木质素掺配比例的粉质黏土试样搅拌均匀，密封并浸润12h，然后进行冻融循环试验；所述冻融循环试验包括如下步骤：S31.将密封并浸润后的试样倒入钢模内，采用静压法成型试件,成型后的试件用聚酯薄膜密封；S32.密封的木质素改良粉质土试件放入标准养生箱内，在温度为20℃，相对湿度为95％条件下养生7d、28d；S33.完成养生的木质素改良粉质土试件与粉质黏土试件一同放入高低温交变试验箱内，所述高低温交变试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，其特征在于：包括如下步骤:S1.将粉质黏土风干，筛分出小颗粒粉质黏土；S2.将筛选后的粉质黏土与木质素掺杂在一起；S3.将不同木质素掺配比例的粉质黏土试样搅拌均匀，静压法成型圆柱形试件，密封恒温养生，然后进行冻融循环试验；S4.将经冻融循环试验前后的试件进行重复加载动态回弹模量试验；S5.将经冻融循环试验前后的试件进行承载比试验；S6.将经冻融循环试验前后的试件进行导热系数试验。

【技术特征摘要】
1.一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，其特征在于：包括如下步骤:S1.将粉质黏土风干，筛分出小颗粒粉质黏土；S2.将筛选后的粉质黏土与木质素掺杂在一起；S3.将不同木质素掺配比例的粉质黏土试样搅拌均匀，静压法成型圆柱形试件，密封恒温养生，然后进行冻融循环试验；S4.将经冻融循环试验前后的试件进行重复加载动态回弹模量试验；S5.将经冻融循环试验前后的试件进行承载比试验；S6.将经冻融循环试验前后的试件进行导热系数试验。2.根据权利要求1所述的一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，其特征在于：在所述S1中，将粉质黏土风干后，经孔径为2mm的筛网，得到筛选后的粉质黏土。3.根据权利要求1所述的一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，其特征在于：在所述S2中，将筛选后的粉质黏土与木质素按照木质素质量百分比为0％、2％、4％、6％的比例掺杂在一起，试件成型密度为最佳含水率条件下，最大干密度的96％。4.根据权利要求1所述的一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，其特征在于：在所述S3中，所述冻融循环试验包括如下步骤：S31.将不同木质素掺配比例的粉黏土加水搅拌均匀后的试样装入密封袋内，浸润12h；S32.采用静压法成型试件，聚酯薄膜密封后放入标准养生箱内，在温度为20℃，相对湿度为95％条件下养生7d、28d；S33.完成养生的木质素改良粉质土试件与粉质黏土试件一同放入高低温交变试验箱内，所述高低温交变试验箱的冻结融化温度分别为-20℃与20℃，冻结融化时间各24h，冻融循环10次。5.根据权利要求1所述的一种木质素改良粉质黏土抗冻性研究方法，其特征在于：在所述S4中，所述重复加载动态回弹模量试验为三轴重复加载试验，所述三轴重复加载试验采用DTS30通用试验机完成测试，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱福，董伟智，田鹏，胡洪亮，朱兴华，陈傲雪，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22