改性黄土的冻融特性

冻融循环作用下改良路基填料损伤特性研究作者：***来源：《西部交通科技》2024年第01期摘要：为了使分散性土可直接作为路基填料，文章提出采用木质素磺酸钙改良分散性土并测定其物理力学性质，判定其工程适用性。

主要结论如下：（1）随着木钙掺量的增加，土体的液限、塑限以及最优含水率均出现下降，土样的破坏模式逐渐过渡至塑性破坏；土体抗压强度先增大后减小，压缩系数先减小后增大；（2）随着土样养护龄期的延长，改性土的无侧限抗压强度也逐渐增大，压缩系数不断减小；（3）当木钙掺量为1%、养护时长为28 d时，改性土的土体结构稳定性较好，各项指标基本满足路基填料的要求。

关键词：分散性土；木质素磺酸钙；物理力学性质；养护龄期；塑性破坏中图分类号：U416.1A1203750 引言分散性土广泛分布于全球各地，如中国、澳大利亚、孟加拉国、巴西、以色列以及越南等国家［1-2］。

分散性土具有抗水蚀能力弱、抗剪强度低、抗渗性能差等特点，容易造成路基失稳而影响结构物的稳定，危害性极大。

因此，本文利用新型材料对分散性土进行改良，使其性能满足路基填料的基本要求。

近些年来，国内外研究学者针对改良分散性土体开展了大量的研究。

目前学者主要通过物理、化学改良措施以及综合治理措施对分散土进行处理。

Turkoz M等［3］通过利用沸石与水泥改良土体的膨胀性以及分散性，结果表明沸石与水泥的掺和可有效提高土体的强度，经过改良后的土体强度提高了26.7%。

Vakili A H等［4］利用木质素磺酸盐改良分散性土体后对其进行电渗处理，结果表明经过处理后的分散土的分散性大幅降低，降至非分散性指标，同时发现联合处理的效果明显优于单一处理。

Moravej S等［5］通过采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术改性分散土。

汪恩良等［6］基于扫描电镜和核磁共振技术，探究了不同木质素掺量下改良分散土的细观结构变化。

魏世杰等［7］利用黄原胶对黏性土进行加固，结果表明黄原胶的掺入可有效提高黏土的无侧限抗压强度。

冻融作用对原状黄土抗剪强度的影响规律冻融作用是指地下水或雨水在岩石、土壤中的冻结和融化过程。

在寒冷地区，冻融作用是土壤力学特性变化的重要原因之一。

原状黄土是寒冷地区广泛分布的一种土壤类型，其力学性质受冻融作用影响较为显著。

1. 循环变形特性：冻融循环会引起原状黄土的体积膨胀和收缩，导致土体的循环变形。

当土体经历多次循环后，土壤颗粒间的摩擦力会逐渐增加，使得土体的抗剪强度增加。

原状黄土的抗剪强度会随冻融循环次数的增加而增加。

2. 孔隙结构变化：冻结过程中水分的膨胀和融化过程中的渗流会改变土体的孔隙结构，导致土壤颗粒的重新排列和重新分布。

这种孔隙结构的变化会影响土体的排水性能和持水性能，进而影响土体的抗剪强度。

通常情况下，冻结过程中水分的膨胀会增大土体内部的孔隙度，使得原状黄土的抗剪强度降低；融化过程中的渗流会排除孔隙中的水分，使得土体的孔隙度减小，土体的抗剪强度会增加。

3. 冻融破坏特性：原状黄土在冻融过程中易发生破坏，特别是在迎水坡面和土体表面易出现冻胀破坏。

冻融破坏会使土体的结构疏松，导致土体的抗剪强度降低。

冻融破坏还会导致土体内部结构的破坏和颗粒间的重新排列，使得土体的抗剪强度下降。

4. 水分对冻融影响：水分对冻融作用有着重要影响。

在冻结过程中，土壤中的水分会形成冰晶，产生体积膨胀；在融化过程中，冰晶会融化为水，体积收缩。

不同含水率的原状黄土在冻融过程中表现出不同的力学性质。

当含水率较高时，土壤中的水分充分渗透，冻结后水分的膨胀会造成土体的体积膨胀和破坏，导致抗剪强度降低；当含水率较低时，土壤中的水分含量较少，冻结导致的体积膨胀影响较小，土体的抗剪强度相对较高。

冻融作用对原状黄土的抗剪强度有着复杂的影响规律。

冻融循环次数的增加、孔隙结构的变化、冻融破坏特性以及水分含量等因素都会对原状黄土的抗剪强度产生影响。

为了准确评估和预测冻融作用对原状黄土抗剪强度的影响，还需深入研究土壤的微结构和宏观性质之间的关系，并开展大量的室内和野外试验研究。

《冻融循环作用下相变材料改良黄土路基物理力学特性研究》篇一一、引言黄土是我国广泛分布的一种特殊土质，其路基在冻融循环作用下易发生变形、开裂等问题，严重影响道路的稳定性和使用寿命。

近年来，相变材料因其良好的调温性能引起了研究者的广泛关注，其在改良黄土路基方面展现出良好的应用前景。

本研究以相变材料改良黄土路基为研究对象，重点探究其在冻融循环作用下的物理力学特性变化规律。

二、相变材料及其改良黄土的制备相变材料是一种能在一定温度范围内吸收和释放热能的智能材料。

本研究所选用的相变材料具有良好的相变潜热和稳定的物理化学性质，能够有效地调节黄土的温度。

改良黄土的制备过程包括将相变材料与黄土按一定比例混合，并通过搅拌、养护等工艺使两者充分融合。

三、冻融循环试验方法冻融循环试验是模拟黄土在自然环境中的温度变化过程，通过反复冻结和融化来考察黄土的物理力学性质变化。

本试验采用标准化的冻融循环条件，对改良前后的黄土路基进行多次冻融循环，并记录其物理力学特性的变化。

四、物理力学特性分析1. 密度变化：在冻融循环过程中，改良黄土的密度呈现出先降低后趋于稳定的趋势。

相变材料的加入有助于提高黄土的密实度，增强其抗变形能力。

2. 强度变化：随着冻融循环次数的增加，改良黄土的抗剪强度逐渐提高。

相变材料的加入显著提高了黄土的抗剪强度，使其在冻融循环过程中表现出更好的稳定性。

3. 变形特性：改良黄土在冻融循环作用下的变形模量有所提高，表明其抵抗变形的能力增强。

此外，相变材料的加入有效减小了黄土的塑性变形，降低了路基的沉降量。

五、结论通过对相变材料改良黄土路基在冻融循环作用下的物理力学特性进行研究，得出以下结论：1. 相变材料的加入有助于提高黄土的密实度和抗剪强度，降低塑性变形，提高路基的稳定性。

2. 改良黄土在冻融循环过程中表现出较好的耐久性和抗变形能力，有效延长了路基的使用寿命。

3. 相变材料通过调节黄土的温度，减小了冻融循环对黄土路基的不利影响，为黄土地区道路工程提供了新的改良方法。

纤维复合固化黄土的力学性质及在边坡工程中的应用纤维复合固化黄土的力学性质及在边坡工程中的应用引言：在边坡工程中，黄土的力学性质一直是一个关键问题。

黄土是一种典型的无结构土，具有较高的液性指标和可塑性，容易变形和流动。

因此，研究如何改善黄土的力学性质并提高其抗剪强度是非常必要的。

近年来，纤维复合固化黄土材料作为一种新型的改良黄土的方法，受到了广泛关注。

本文将详细介绍纤维复合固化黄土的力学性质以及其在边坡工程中的应用。

一、纤维复合固化黄土的力学性质分析1. 抗剪强度提高纤维复合固化黄土能够显著提高抗剪强度。

纤维的加入可以改变黄土内部的颗粒排列结构，形成纤维与颗粒之间的互锁效应。

同时，纤维还能够吸收和分散局部应力，从而抑制剪胀变形的发生。

实验表明，加入一定比例的纤维后，黄土的抗剪强度可提高20%以上。

2. 抗渗透性改善黄土具有较高的液性指标，容易受水分渗透的影响。

而纤维复合固化黄土能够在一定程度上改善其抗渗透性。

纤维通过填充黄土内部的微缝隙，形成一种网络结构，从而减少了水分的渗透速度和渗透量。

研究结果表明，纤维复合固化黄土的抗渗透性能可提高30%以上。

3. 抗冻融性提高黄土在冻融环境下易受到破坏，导致边坡工程的安全性下降。

而纤维复合固化黄土能够提高其抗冻融性能。

纤维可以细化黄土的孔隙结构，减少孔径和孔隙率，降低水分渗透和胀缩变形的发生。

同时，纤维还能够吸收冻融循环过程中产生的冻融压力，有效减少冻融损伤。

研究结果表明，纤维复合固化黄土的抗冻融性能可提高40%以上。

二、纤维复合固化黄土在边坡工程中的应用1. 边坡加固与稳定纤维复合固化黄土可以用于边坡工程中的加固与稳定。

通过在黄土中加入纤维，可以提高黄土的抗剪强度和抗渗透性能，减少黄土的变形和流动，从而增强边坡的整体稳定性和安全性。

同时，纤维还能够吸收和分散边坡上的应力，降低边坡的自然坡度和岩土接触面的剪应力。

因此，纤维复合固化黄土在边坡工程中具有很好的应用前景。

冻融循环对黄土强度影响研究综述作者：仇楠马楠雷荣凯来源：《中国住宅设施》 2019年第1期摘要:针对黄土在经历冻融循环后土体强度的问题,归纳总结了冻融循环对黄土微结构以及力学性质和参数产生的影响、通过改性黄土提高土体强度的研究进展,并对未来该领域研究做出展望。

关键词:冻融循环;含水率;强度引言我国黄土分布广泛,且主要分布在西北、华北与东北地区,尤其集中分布在被称为黄土高原的陕西、甘肃以及宁夏等地区。

且宁夏处于季节性冻土地区, 从工程角度来讲, 季节性冻土对工程危害最大, 稍有不慎就会造成地面塌陷, 建筑物倾斜、倒塌, 冻融循环是季节性冻土区产生病害的关键因素[ 1 ]。

黄土经历冻融后土体结构容易发生改变进而影响黄土的工程性质, 比如黄土的抗剪强度、单轴抗压强度等。

进而会造成有些工程事故的发生, 因此研究冻融条件下黄土工程性质的变化规律就显得迫在眉睫。

目前国内已有部分学者针对黄土冻融后土体强度的问题进行了研究,本文主要对国内部分学者的相关研究成果进行梳理和总结。

1 研究进展1.1 冻融循环对黄土微结构的影响黄土是一种特殊土,具有水敏性、大孔性、结构性,其中结构性影响黄土的强度特性最为显著。

宏观上讲,结构性主要是指黄土抗压、抗剪等能力; 微观上讲, 主要是指黄土颗粒之间排列连接形式; 水、温度、外部荷载等因素可以改变土颗粒之间的连接和排列方式从而改变黄土的结构性[ 2 ]。

有研究发现,黄土体经过冻融循环后,土体颗粒之间连接形式改变,使土整体结构发生变化,对土体的强度特性产生很大的影响[ 3 ]。

并且,冻融作用对黄土微观结构影响显著,表现在黄土大骨架颗粒数量明显减少,颗粒变的较为松散,小孔隙也随之增多[ 4 ]。

具体表现为颗粒尺寸大部分变得一致,土粒结构发生明显改变,土颗粒由于土中孔隙水的冻结,连接不断减弱, 土中大孔隙不断增加, 破坏了黄土体结构的完整性, 使得土体强度减弱。

大孔隙相互连接形成孔隙水的迁移通道,使黄土表面冻害加剧且析冰量增加。

《冻融循环作用下相变材料改良黄土路基物理力学特性研究》篇一一、引言随着气候变化的影响，我国黄土地区季节性冻融现象愈发显著，对道路工程特别是黄土路基的稳定性构成了严重威胁。

黄土因其特殊的物理力学性质，在冻融循环作用下易产生变形、开裂等问题，从而影响道路的使用性能和安全性。

近年来，相变材料（Phase Change Materials, PCMs）因其独特的热物理性能在土木工程领域受到了广泛关注。

本篇论文将重点研究在冻融循环作用下，相变材料对改良黄土路基物理力学特性的影响。

二、研究背景及意义黄土地区因其特有的地理环境，路基在经历多次冻融循环后，其结构强度和稳定性会显著降低。

传统的加固方法如加筋、排水等虽有一定效果，但难以从根本上解决黄土的冻融问题。

相变材料因其能够在一定温度范围内吸收和释放热量，被认为是一种有效的改良材料。

通过将相变材料与黄土混合，可以改善黄土的物理力学性质，提高其抗冻融性能。

因此，研究相变材料在冻融循环下对黄土路基的改良效果具有重要的理论和实践意义。

三、研究内容与方法本研究首先选取典型的黄土样品，通过添加不同比例的相变材料进行混合。

然后，在模拟的冻融循环环境下，对改良后的黄土样品进行物理力学性能测试。

具体研究内容包括：1. 样品制备：选择合适的黄土和相变材料，按照不同比例进行混合，制备出改良黄土样品。

2. 冻融循环：在实验室条件下，模拟自然环境中的冻融循环过程。

3. 物理性能测试：对改良前后的黄土样品进行密度、含水量、孔隙率等物理性能测试。

4. 力学性能测试：通过三轴压缩试验、直接剪切试验等手段，测定改良黄土的力学性能。

5. 数据分析：对实验数据进行统计分析，探究相变材料对黄土物理力学性质的影响规律。

四、实验结果与分析通过实验，我们得到了相变材料改良黄土在不同冻融循环下的物理力学性能数据。

分析结果表明：1. 物理性能：添加相变材料的黄土样品密度有所提高，含水量和孔隙率有所降低，表明相变材料有效地改善了黄土的密实性和水分保持能力。

冻融循环对黄土强度影响研究综述冻融循环是指材料在低温下冻结，然后再在高温下融化的一个过程。

黄土由于其独特的物理和力学性质，常常受到冻融循环的影响。

本文对冻融循环对黄土强度的影响进行了综述。

冻融循环对黄土强度的影响是复杂的。

冻融循环会导致黄土中的水分冻结膨胀和融化收缩，从而引起颗粒的断裂和重排。

冻融循环还会导致黄土中的孔隙变化，从而影响其力学性质。

在冻结过程中，水分的冻结会导致孔隙的收缩，使得黄土的密实度增加，强度也会相应增加。

而在融化过程中，水分的融化会导致孔隙的扩大，使得黄土的密实度减小，强度也会相应减小。

冻融循环对黄土强度的影响与黄土的物理和化学特性有关。

黄土中的粘土矿物对冻融循环的影响较大。

黏土矿物受到冻结和融化的影响，容易发生水化和膨胀，从而导致黄土的强度减小。

黄土中的颗粒大小和形状也会影响其对冻融循环的响应。

颗粒较小且形状较规则的黄土，对冻融循环的响应较大。

冻融循环对黄土强度的影响是随着循环次数增加而增加的。

随着循环次数的增加，黄土中的孔隙变化和颗粒断裂会进一步加剧，黄土的强度也会相应减小。

研究表明，循环次数越多，黄土的强度降低越明显。

在工程实践中，需要考虑到黄土可能会经历多次冻融循环，从而采取相应的措施来提高工程的稳定性。

冻融循环对黄土强度的影响可以通过改善黄土工程性质来减小。

可以通过加入适量的外加剂来改善黄土的抗冻性能。

外加剂可以改变黄土中的颗粒排列和孔隙结构，从而提高其强度和稳定性。

还可以通过改变黄土的物理结构和化学成分来提高其抗冻性能。

对黄土进行筛分和矿化处理可以改善其抗冻性能。