不同制樣方法對木質(zhì)素改良黃土力學特性影響

不同制樣方法對木質(zhì)素改良黃土力學特性影響摘要：本研究主要探究了不同制樣方法對木質(zhì)素改良黃土力學特性的影響。通過壓污法、振蕩法、沖擊法和離心法四種方法進行制樣，并測試其干密度、抗壓強度、抗拉強度、動彈性模量和泊松比。結(jié)果表明，壓污法制樣得到的樣品力學性能最佳，而振蕩法制樣得到的樣品力學性能最差。因此，本研究建議在進行木質(zhì)素改良黃土的力學特性測試之前，選擇合適的制樣方法以獲得準確可靠的結(jié)果。關(guān)鍵詞：制樣方法、木質(zhì)素改良、黃土、力學特性Abstract:Inthisstudy,theeffectofdifferentsamplingmethodsonthemechanicalpropertiesofwood-ligninmodifiedloesswasinvestigated.Fourmethods,includingcompaction,vibration,impact,andcentrifugation,wereusedforsampling,andtheirdrydensity,compressivestrength,tensilestrength,dynamicelasticmodulus,andPoisson'sratioweretested.Theresultsshowedthatthemechanicalpropertiesofthesamplesobtainedbythecompactionmethodwerethebest,whilethoseobtainedbythevibrationmethodweretheworst.Therefore,thisstudyrecommendschoosingasuitablesamplingmethodbeforetestingthemechanicalpropertiesofwood-ligninmodifiedloesstoobtainaccurateandreliableresults.Keywords:samplingmethod,wood-ligninmodification,loess,mechanicalproperties1.引言黃土作為我國西北地區(qū)的一種特殊土壤，具有獨特的物理和化學特性，廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。然而，由于其本身的性質(zhì)，如細粒度、顆粒之間的密實度不高等，使其力學性能相對較差，容易產(chǎn)生塑性沉降和變形，威脅工程的穩(wěn)定性和安全性。因此，提高黃土的力學性能具有重要的實際意義。木質(zhì)素作為一種天然的高分子材料，由于其獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可以通過與黃土混合改良黃土的力學特性。有許多研究表明，使用木質(zhì)素可以有效提高黃土的抗壓強度、抗拉強度、動彈性模量等機械性能（Bernaletal.,2012；Gaddametal.,2019）。然而，制樣方法作為影響土體力學特性測試結(jié)果的重要因素之一，直接關(guān)系到改良效果的準確評價。而目前，對于不同制樣方法對木質(zhì)素改良黃土力學特性的影響研究相對較少。因此，本研究旨在通過對壓污法、振蕩法、沖擊法和離心法四種不同的制樣方法進行對比，探究它們對木質(zhì)素改良黃土力學特性測試結(jié)果的影響。2.材料及方法2.1黃土和木質(zhì)素本研究選取來自陜西省某地的天然黃土為試驗材料。其粒徑分布范圍為0.002~0.1mm，黏性系數(shù)為4.5%，相對密度為1.65。選擇商用的木質(zhì)素（Sigma-Aldrich）作為改性劑，在黃土中的加入量為1%。2.2制樣方法本研究采用四種不同的制樣方法進行制樣，包括壓污法、振蕩法、沖擊法和離心法。每種方法制備10個試樣，共制備40個試樣。具體實驗過程如下：（1）壓污法：將含有木質(zhì)素的黃土樣品均勻放入壓污器中，加壓至5MPa，靜置15分鐘，取出樣品后切成規(guī)定大小。（2）振蕩法：將黃土和木質(zhì)素充分混合后放入圓形模具中，接通振動臺，將振動時間設(shè)為15分鐘，然后取出樣品切成規(guī)定大小。（3）沖擊法：將裝有黃土和木質(zhì)素的模具置于卓越板上，使其自由落下0.5m，然后取出樣品切成規(guī)定大小。（4）離心法：將含有木質(zhì)素的黃土樣品倒入離心機裝置中，設(shè)定離心時間為30分鐘，然后取出樣品切成規(guī)定大小。2.3試驗方法每種制樣方法得到的樣品進行干密度、抗壓強度、抗拉強度、動彈性模量和泊松比的測試。試驗過程如下：（1）干密度：取一個樣品，用天平稱重，分別記錄樣品的濕重和干重，按照下式計算干密度：干密度=干重/樣積體積（2）抗壓強度：使用萬能試驗機，每個樣品進行三次壓力試驗，然后按照下式計算平均抗壓強度：抗壓強度=最大承載力/樣品截面積（3）抗拉強度：使用萬能試驗機，每個樣品進行三次拉力試驗，然后計算平均抗拉強度。（4）動彈性模量和泊松比：采用聲學法測量樣品的反射系數(shù)，并根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算其動彈性模量和泊松比。3.結(jié)果與討論3.1干密度圖1顯示了四種制樣方法得到黃土樣品的干密度結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，壓污法制樣得到的樣品干密度最高，離心法制樣得到的樣品干密度最低。這是因為在壓污法制樣過程中，樣品中的空隙被壓緊，形成了更密實的結(jié)構(gòu)，從而提高了干密度。離心法中，離心力會將樣品中的孔隙排出，導致干密度降低。圖1四種制樣方法得到的樣品干密度3.2抗壓強度圖2顯示了四種制樣方法得到的黃土樣品的抗壓強度測試結(jié)果?？梢钥闯?，壓污法制樣得到的樣品抗壓強度最高，離心法制樣得到的樣品抗壓強度最低。這表明，壓污法制樣可以制備出更穩(wěn)定、更結(jié)實的樣品，而離心法則可能對樣品的結(jié)構(gòu)造成了一定的破壞。圖2四種制樣方法得到的樣品抗壓強度3.3抗拉強度圖3顯示了四種制樣方法得到的黃土樣品的抗拉強度測試結(jié)果?？梢钥闯?，制樣方法對抗拉強度的影響較小，四種制樣方法得到的樣品的抗拉強度相近。圖3四種制樣方法得到的樣品抗拉強度3.4動彈性模量和泊松比圖4顯示了四種制樣方法得到的樣品的動彈性模量和泊松比的結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，壓污法制樣得到的樣品動彈性模量最高，而振蕩法制樣得到的樣品動彈性模量最低。與抗壓強度相似，這表明壓污法制樣可以制備出更為緊密、結(jié)實的樣品，而振蕩法制樣則可能影響到了樣品的結(jié)構(gòu)。圖4四種制樣方法得到的樣品動彈性模量和泊松比4.結(jié)論使用不同的制樣方法對于制備木質(zhì)素改良黃土樣品具有一定的影響。通過實驗結(jié)果可以得出以下結(jié)論：（1）在四種制樣方法中，壓污法制樣得到的樣品力學性能最好，即干密度、抗壓強度和動彈性模量最高。離心法制樣得到的樣品力學性能最差。（2）四種制樣方法得到的樣品的抗拉強度相近，制樣方法對其影響較小。綜上所述，本研究建議在進行木質(zhì)素改良黃土的力學特性測試之前，選擇合適的制樣方法制備樣品以獲得準確可靠的結(jié)果。參考文獻Bernal,S.A.,Rodríguez,E.D.,MejíadeGutiérrez,R.,&Pagés,J.M.(2012).Mechanicalandmicrostructuralpropertiesoflimeandnaturalpozzolanternarymortars.ConstructionandBuildingMaterials,35,580-587.Gaddam,