调节黑棉土膨胀性的方法技术

本发明专利技术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。根据本发明专利技术实施例提供的方法，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。

The method of adjusting the expansibility of the black cotton soil

The present invention provides a method of regulating the expansion, including: black cotton soil on black cotton soil pretreatment for black cotton soil samples, among them, the pretreatment including acid treatment or sodium pillared treatment; hydrolysis of silane and silane solution obtained; silane water solution of silane grafted on black the cotton soil after pretreatment using the black cotton soil samples, obtained the silane grafting. According to the method provided by the embodiment of the invention, mainly through the black cotton soil acidification or sodium pretreatment, get the black cotton soil has a certain activity, was grafted with different silane concentration, the condensation reaction by silane and black cotton soil layers will be hydroxyl, black cotton soil from hydrophilic to hydrophobic absorbent, and then change the black cotton soil swelling characteristics.

【技术实现步骤摘要】
调节黑棉土膨胀性的方法
本专利技术涉及建材领域，特别是涉及一种调节黑棉土膨胀性的方法。
技术介绍
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“Influenceofflyash,ground-granulatedblastfurnaceslagandlimeonunconfinedcompressivestrengthofblackcottonsoil”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“Studyofblackcottonsoilcharacteristicswithcementwastedustandlime”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。
技术实现思路
本专利技术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。根据本专利技术的一个方面，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：将所述黑棉土加入H2SO4溶液中获得第一配置溶液，在70℃的水浴中磁力搅拌3小时；用去离子水对所述搅拌后的第一配置溶液洗涤至pH值为中性；将经过所述去离子水洗涤后的第一配置溶液在105℃干燥12小时，获得第一黑棉土试样粗品；对所述第一黑棉土试样粗品进行研磨，获得第一黑棉土试样。可选地，所述H2SO4溶液的体积分数为7.5％。可选地，所述钠柱撑处理包括：将黑棉土加入到Na2CO3溶液中获得第二配置溶液，常温下磁力搅拌3小时；向所述搅拌后的第二配置溶液中加入HCl溶液；用去离子水对所述加入HCl溶液的第二配置溶液进行洗涤，直至去除Cl离子；将所述去离子水洗涤后的第二配置溶液在105℃干燥12小时，获得第二黑棉土试样粗品；对所述第二黑棉土试样粗品进行研磨，获得第二黑棉土试样。可选地，所述Na2CO3溶液的质量分数为8％。可选地，所述对硅烷进行水解，获得硅烷水解溶液，包括：制备体积比为9:1的乙醇与水的第一混合溶液；将硅烷偶联剂加入至所述第一混合溶液中，用冰醋酸将所述加入硅烷偶联剂的第一混合溶液的pH值调节至预设的pH范围，进行搅拌，获得硅烷水解溶液。可选地，所述搅拌包括：在常温下磁力搅拌1小时。可选地，所述预设的pH值范围为4～5。可选地，所述使用所述硅烷水解溶液对黑棉土进行硅烷接枝，包括：制备体积比为9:1的乙醇与水的第二混合溶液；将所述黑棉土试样置于所述第二混合溶液中进行搅拌，形成稳定的悬浮液；将所述硅烷水解溶液滴入所述悬浮液中，在70℃下水浴加热预设时间；将所述水浴加热后的滴入有所述硅烷水解溶液的悬浮液洗涤至中性并进行干燥，获得硅烷接枝的黑棉土粗品；将所述硅烷接枝的黑棉土粗品进行研磨，得到硅烷接枝的黑棉土样品。可选地，所述预设的时间包括：2小时、4小时、8小时或12小时。本专利技术提供了一种调节黑棉土膨胀性的方法，在本专利技术中，先对黑棉土进行酸化处理或钠柱撑处理，得到具有一定活性的黑棉土后，再将硅烷进行水解，获得硅烷水解液，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。由于硅烷分子结构的特殊性，即硅烷分子为链状结构，两端的基团具有不同的亲疏水性，在与黑棉土进行反应时，亲水基团一端会与黑棉土片层间的羟基发生缩合反应，疏水的一端则暴露于片层表面，利用这一点达到疏水目的，进而降低黑棉土的膨胀性。经过改性后的黑棉土，不仅实现了废弃黑棉土的回收问题，同时，也解决了大量黑棉土的占地问题。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的调节黑棉土膨胀性的方法流程示意图；图2是根据本专利技术实施例经过不同方式处理的黑棉土样品的XRD图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1是根据本专利技术实施例提供的调节黑棉土膨胀性的方法流程示意图如图1所示，根据本专利技术实施例提供的调节黑棉土膨胀性的方法包括：步骤S102，对黑棉土进行预处理获得黑棉土试样，其中，预处理包括酸化处理或钠柱撑处理；步骤S104，对硅烷进行水解，获得硅烷水解溶液；步骤S106本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
1.一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。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸化处理包括：将所述黑棉土加入H2SO4溶液中获得第一配置溶液，在70℃的水浴中磁力搅拌3小时；用去离子水对所述搅拌后的第一配置溶液洗涤至pH值为中性；将经过所述去离子水洗涤后的第一配置溶液在105℃干燥12小时，获得第一黑棉土试样粗品；对所述第一黑棉土试样粗品进行研磨，获得第一黑棉土试样。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述H2SO4溶液的体积分数为7.5％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钠柱撑处理包括：将黑棉土加入到Na2CO3溶液中获得第二配置溶液，常温下磁力搅拌3小时；向所述搅拌后的第二配置溶液中加入HCl溶液；用去离子水对所述加入HCl溶液的第二配置溶液进行洗涤，直至去除Cl离子；将所述去离子水洗涤后的第二配置溶液在105℃干燥12小时，获得第二黑棉土试样粗品；对所述第二黑棉土试样粗品进行研磨，获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗世顶，黄金秋，张培萍，张鹏，王健，沈兆普，
申请(专利权)人：中国路桥工程有限责任公司，吉林大学，
类型：发明
国别省市：北京,11