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季冻区木质素改良土力学特性及微观机制研究

来源：花匠小妙招时间：2025-01-02 06:10

季冻区木质素改良土力学特性及微观机制研究

【摘要】： 季冻区道路路面每年新增的各种问题,多数都是路基问题,而怎么样处理这些路基问题成为我国东北部地区道路工程建设的中需要面临的技术性难题。而此前的无机改良剂虽能加强季冻区路基土的抗冻性能,但对环境污染较大,不利于环保。因此寻找一种经济、有效、环保的路基改良方法是我国目前急需解决的重大问题。根据国内外有关研究显示:把木质素作为改良剂掺入土体中,可以增加土体的水稳定性、抗侵蚀性和抗冻性。木质素作为工业产物在我国有着巨大的产量,但由于一直没有找到合理利用木质素的方法,因此木质素一直被当作废物被排入河中,虽然木质素无毒害,但其水溶液有较大气味,既浪费又影响排污处周围人的感受。本文探索了季冻区木质素改良土的工程性质与抗冻性问题,通过研究冻融循环作用下木质素改良土(本文选用粉土与粉土质砂作为素土分别用木质素加以改良)强度与微观结构变化规律,阐述木质素改良土微观机制,在上述研究基础上修筑试验路,验证木质素改良季冻土路基应用效果,从而为木质素改良土在季冻区道路工程中的应用提供理论依据与技术支撑,进而实现工程安全与生态环境的可持续发展。成果如下:1、通过重型击实试验得到粉土的最大干密度为2.05g/cm3,最佳含水率为7.7%;粉土质砂(SM)的最大干密度为1.97g/cm3,最优含水率为10.65%。2、粉土的比重为2.66;粉土质砂的比重为2.63。木质素对两种素土的影响较为明显。3、根据颗粒分析试验结果得知随着木质素磺酸钠掺量的增加,两种土中的黏粒含量均逐渐上升,砂粒和粉粒变化则无明显规律。4、未经过冻融循环前,木质素掺入土体后,两种土均表现为电阻率提高;分别经过3次、7次冻融循环后,两种素土的电阻率均降低。5、木质素磺酸钠掺入土体中后,土体PH提高,两种改良土的PH值随着木质素掺量的增加先增大后趋于平缓。其中木钠的PH为10.29,粉土的PH为8.95,粉土质砂的PH为7.51。6、两种土中木质素掺量为3%～6%时有较好的抗冻性,处于经济等方面因素综合考虑两种土推荐掺量均为3%。7、两种素土的动态回弹模量均随着循环偏应力的增大有减小的趋势。且围压越大土体的动态回弹模量值越大。木质素的掺加可以有效增强土体的抗冰冻稳定性。8、微观结构分析表明两种素土在掺入木质素前土颗粒均较为松散,掺入木质素后土颗粒间出现胶结物质,团聚体增多。随着冻融次数的增加,素土及木质素改良土土体结构均受到融冻破坏的影响,但木质素改良土颗粒间孔隙均匀,结构紧密。9、掺入木质素后两种改良土的面孔隙度出现明显的下降,孔隙改良效果较好。木质素改良土具有较好的水稳定性及冰冻稳定性。10、四种土的横竖向结构因子、平均结构因子、平均形状因子均随着冻融次数的增加而降低,但其各向异性变化无明显规律。四种土的冻胀率均与面孔隙度有关联,与平均结构因子无关;而动回弹模量则于面孔隙度无关,与平均结构因子有关联土的微观结构在某种程度上影响着其宏观性质的表达。

【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2020

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