一种人工制备结构性土的方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种在较大含水量范围内能更好模拟天然原状土的人工制备结构性土的新型方法。采用室内直接剪切试验，引用结构强度的概念，通过添加不同含量的路液固化剂(Roadyes

【技术实现步骤摘要】
一种人工制备结构性土的方法


[0001]本专利为岩土工程领域，具体涉及一种更好模拟天然原状土的人工制备结构性土的新方法。
技术背景
[0002]黄土的结构性即包括土颗粒及孔隙的大小、形状和分布，又包括土骨架颗粒之间的相互胶结作用。天然沉积的黄土具有大孔隙、垂直节理发育等特点，其上覆层形成重度的速度小于已沉积土颗粒间胶结作用形成的速度，形成了黄土的欠压密性。结构性黄土天然状态下会保持较高的结构强度，所谓结构强度指的是土颗粒在相互接触处由于胶结作用而引起的附加强度，这里的胶结作用主要是指由化学胶结效应而形成的硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、游离铁等沉淀物，使土体处于亚稳定状态；一旦浸水，颗粒间的胶结作用会迅速破坏，在一定的压力作用下支架孔隙被挤压填充，也就是产生了湿陷性。天然黄土的结构性会对工程性质产生不良的影响，发生如路基不均匀沉降、黄土滑坡、基坑滑塌、建筑物倾斜甚至倒塌等灾害。
[0003]土工试验主要分为室内试验和现场试验。现场试验受到天气影响、试验条件简陋、变量难以控制等因素的影响，相比而言室内试验较为普遍。现场取原状样做室内试验理论上较为合理，但是取样过程中会产生温度变化、应力释放等自然扰动；取样结束后运输、储存和制样等均会发生不可避免人为扰动，特别是对于结构性较弱的黄土，这些扰动足以破坏其结构性，且无法恢复。另外，原状土中会含有的虫洞、植被根茎、砾石等对其结构的均匀性产生不良影响。因此半个多世纪以来国内外众多学者都在寻求人工制备结构性土的方法。一些学者通过高温烧结加快化学反应速率制备了结构性土，还有研究者通过向晒干、碾碎、过筛的黄土中加入微量胶结物制成人工结构性黄土则可以消除以上原状土的诸多不利因素，得到较为均匀的结构性土，添加的胶结物质主要有水泥、石灰、石膏、氯化钙、氧化钙、无机固化剂等。但是以上方法所制备的结构性土在中、高含水量下依旧保持较高水平的结构强度，制备出的结构性土与天然原状土的结构性及力学性质差异较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种制备人工结构性土的新方法。
[0005]为实现上述新型结构性土的目的，本专利技术提供如下步骤：
[0006]步骤S1：获取原材料
[0007]采用黄土作为原材料，对所取土样进行常规土工试验，获取具体物理力学指标。
[0008]步骤S2：取回的土样风干、破碎、碾压后过0.5mm筛备用。
[0009]步骤S3：将路液固化剂(Roadyes
TM
)按一定比例稀释后均匀喷洒在土料中。该新型结构性土所用胶结物质(Roadyes
TM
)为江苏路业建设有限公司从国外引进并代理生产的抗水强基纳米新型材料，常温下为深棕色液态物质，PH值4.5
‑
6，挥发率<1％，密度1.05
‑
1.10g/cm3，具有无毒无害、成型后无色无味、可生物降解、施工简单等优点
[0010]步骤S4：将土料、Roadyes
TM
、及适量冰粒混合均匀后放在特制的环刀制样器中压制成型，从而制得样品；试验所用冰粒为无气水在
‑
20℃时所结冰块经碎冰机破碎后过0.5mm筛的碎冰屑。
[0011]为了避免在制样过程中冰粒融化，应选择在冬季制样，把握制样时间，尽可能快速完成制样过程；制样前先将胶结物及土料按计算好的比例混合均匀放在冰柜中预冷两个小时，以降低配料温度，然后再与冰粒混合；制样结束后再次放入冰柜复冻一个小时。
[0012]步骤S5：制样结束后，将其放入保湿缸中养护14d以上，使土颗粒间的胶结作用充分发挥。
[0013]步骤S6：养护完成后，获得结构性土。
[0014]进一步地，步骤S3中Roadyes
TM
的含量为0.05％
‑
0.30％。
[0015]综上，相对于现有技术，本申请的有益效果为：使用Roadyes
TM
作为胶结物制备的结构性土在较大含水量范围内与天然原状土的结构性及力学性质更为相似，该方法更具有优势。
附图说明
[0016]图1为试验所用土料的颗粒级配粒径曲线
[0017]图2为路液固化剂(Roadyes
TM
)实物图
[0018]图3为原状土的结构强度q
s
定义示意图
[0019]图4(a)为竖向应力为100kPa下三种结构性土与天然原状土的结构强度q
s
对比图
[0020]图4(b)为竖向应力为200kPa下三种结构性土与天然原状土的结构强度q
s
对比图
[0021]图4(c)为竖向应力为300kPa下三种结构性土与天然原状土的结构强度q
s
对比图
[0022]图4(d)为竖向应力为400kPa下三种结构性土与天然原状土的结构强度q
s
对比图
[0023]图5(a)为含水量为3％下三种结构性土的应变结构性参数m
p
对比图
[0024]图5(b)为含水量为11％下三种结构性土的应变结构性参数m
p
对比图
[0025]图5(c)为含水量为18％下三种结构性土的应变结构性参数m
p
对比图
[0026]图5(d)为含水量为25％下三种结构性土的应变结构性参数m
p
对比图
[0027]图6为所制备的具有均匀大孔隙的结构性土
[0028]图3中：1：原状黄土，2：重塑黄土，3：原状黄土与重塑黄土应力差
‑
剪切位移曲线(结构特性曲线)应力
‑
剪切位移关系曲线
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本专利技术所涉及方法并不限定于在以下的实施方式中的记载，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]一种制备人工结构性土的新方法，包括如下步骤：
[0032]步骤S1：获取原材料
[0033]采用黄土作为原材料，对所取土样进行常规土工试验，获取具体物理力学指标。
[0034]步骤S2：取回的土样风干、破碎、碾压后过0.5mm筛备用。
[0035]步骤S3：将路液固化剂(Roadyes
TM
)按一定比例稀释后均匀喷洒在土料中。
[0036]步骤S4：将土料、Roadyes
TM
、及适量冰粒混合均匀后放在特制的环刀制样器中压制而成，从而制得样品；
[0037]步骤S5：制样结束后，将其放入保湿缸中养护14d以上，使土颗粒间的胶结作用充分发挥。
[0038]步骤S6：养护完成后，获得结构性土。
[0039]对比例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备人工结构性土的方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1：获取原材料采用黄土作为原材料，对所取土样进行常规土工试验，获取具体物理力学指标；步骤S2：取回的土样风干、破碎、碾压后过0.5mm筛备用；步骤S3：将路液固化剂按一定比例稀释后均匀喷洒在土料中；步骤S4：将土料、路液固化剂、及适量冰粒混合均匀后放在特制的环刀制样器中压制成型，从而制得样品；试验所用冰粒为无气水在
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20℃时所结冰块经碎冰机破碎后过0.5mm筛的碎冰屑；为了避免在制样过程中冰粒融化，应选择在冬季制样，把握制样时间，尽可能快速完成制样过程；制样前先将胶结物及土料按计算好的比例混合均匀放在冰柜中预冷两个小时，以降...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏儒，梁恒楠，槐江波，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：