[发明专利]调节黑棉土膨胀性的方法

说明书

本发明提供了一种调节黑棉土膨胀性的方法，包括：对黑棉土进行预处理获得黑棉土试样，其中，所述预处理包括酸化处理或钠柱撑处理；对硅烷进行水解，获得硅烷水解溶液；使用所述硅烷水解溶液对所述预处理后的黑棉土进行硅烷接枝，得到硅烷接枝的黑棉土样品。根据本发明实施例提供的方法，主要通过对黑棉土进行酸化或钠化预处理，得到具有一定活性的黑棉土后，用不同浓度的硅烷进行接枝，通过硅烷与黑棉土片层的羟基进行缩合反应，将黑棉土从亲水性变为疏水性，进而改变黑棉土的吸水膨胀特性。

技术领域

本发明涉及建材领域，特别是涉及一种调节黑棉土膨胀性的方法。

背景技术

黑棉土作为一种水化高膨胀性黏土，其表观呈深褐色，广泛分布于世界各地。黑棉土的主要矿物成分是蒙脱石，为一种高塑性粘土，遇水膨胀，失水收缩，当土体浸水时，土壤颗粒表面的结合水膜增厚，颗粒间距拉大，引起体积膨胀。当土体失水时，结合水膜减薄，颗粒间距缩小，引起体积缩小。吸水膨胀，失水收缩的同时，力学性能会相应降低很多。例如：地处非洲中、东部地区，属于旱季和雨季交替的热带季风气候。旱季时，降水量少，黑棉土呈现胶结状态，强度较高，但会出现很多的裂纹。雨季时，黑棉土会呈现可塑—软塑的状态，强度较低。由于这一原因，就会给地表的建筑物以及道路建设等带来严重影响，因此黑棉土不宜直接用于地基或路基等基础设施建设。

为解决这一问题，人们做出了很多尝试：A.Maneli等人在“Influence of flyash,ground-granulated blast furnace slag and lime on unconfined compressivestrength of black cotton soil”一文中，利用工业废弃物处理黑棉土以提高其工程力学性能，其中工业废弃物主要是粉煤灰、高炉矿渣和石灰，工业废弃物作为黑棉土固化剂，可以有效地提高黑棉土的稳定性，无侧限抗压最大可达到2MPa，达到路面材料的使用要求；J.B.Oza等人在“Study of black cotton soil characteristics with cement wastedust and lime”中，利用废旧水泥和石灰对黑棉土进行处理，经处理后黑棉土的塑性指数和抗压强度均有较大程度的改变，塑性指数为10％左右，抗压强度最大可达到15MPa，达到GB5101-2003中MU15的等级标准。对于黑棉土作为路基材料，曾德建等人在“埃塞俄比亚黑棉土工程特性及路基处理技术研究”以及王铁“谈非洲地区黑棉土地基处理”中均有提到在公路建设中对膨润土的处理方案，即采取换填的方法以解决膨润土带来的问题，针对黑棉土地区，根据不同的膨胀潜势提出不同的换填处置方案；根据不同的路基形式，采取不同的换填方式。换填虽然能够在一定程度上解决道路的建设问题，但被换填出来的土壤则会作为工业废弃物被存放于指定场地，这会带来一系列的问题：被挖出的土壤需要很大面积的存放场地，成为一类固体废弃物。

现今，国内外常用的膨胀土改良方法为化学固化，通常做法是在膨胀土内掺入固化剂，使其与膨胀土内部颗粒进行作用，以能降低膨胀土的膨胀性以及膨胀土的吸水性，提高膨胀土的工程性能，从而达到施工需要的条件。目前，化学固化的主要方法有掺石灰、水泥、粉煤灰等，其中掺入石灰和水泥作为固化剂是改良膨胀土最普遍和实用的方法。经过测试，石灰等对黑棉土的工程力学性能影响不大，经处理后的试样并不能达到工程力学标准。

发明内容

本发明提供了一种调节黑棉土膨胀性的方法以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种调节黑棉土膨胀性的方法，包括：

对黑棉土进行预处理获得黑棉土试样，所述预处理包括酸化处理或钠柱撑处理；

对硅烷进行水解，获得硅烷水解溶液；

使用所述硅烷水解溶液对黑棉土进行硅烷接枝，得到硅烷接枝的黑棉土样品。

可选地，所述酸化处理包括：