生物高分子聚合物加固砂土室内试验研究

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生物高分子聚合物是一种有机聚合物,可作为一种环境友好型的固化材料对松散砂土进行加固,在地基加固以及荒漠化治理等领域具有潜在的应用价值。本文通过室内试验的方法研究了两种生物高分子聚合物HG、GG及其混合物MG(HG与GG按1:1的质量比例混合)对沙漠砂力学性能的提升作用及其促生性能,主要工作及结论如下:1.将HG、GG、MG按不同比例掺入干燥的沙漠砂,制样方式为掺粉加水法,将试样在40℃干燥环境下分别养护3d、7d、14d、28d、60d、90d后,测试其无侧限抗压强度与破坏应变。结果表明:生物高分子聚合物可将松散的砂土胶结在一起,大部分试样的无侧限抗压强度均在1.0MPa以上;固化砂土试样的应力-应变曲线为加工软化型且破坏形式为脆性破坏;胶砂比、养护龄期会对固化砂土试样的强度与韧性产生影响。2.对砂土喷洒不同浓度的HG、GG和MG溶液,待其表面干燥并形成加固层后测试其表面硬度以及加固层厚度。结果表明:生物高分子聚合物溶液可使表层砂土胶结在一起并形成加固层,砂土的表面硬度得到了提升;砂土的表面硬度以及加固层厚度与溶液种类以及溶液浓度有关。3.进行了保水性能试验,对砂土喷洒HG、GG和MG溶液,待砂土表面形成加固层后加水并测试其室温环境下的失水情况;采用掺粉加水法将HG、GG以及MG与砂土混合制成立方体试样,测试其在40℃干燥环境下的失水情况。结果表明:当生物高分子聚合物溶液喷洒至砂土表面并形成加固层后,砂土的保水性能要好于纯砂;生物高分子聚合物的种类会对固化砂土试样的保水性能产生影响。4.进行了植物生长试验,测试紫花苜蓿种子在经生物高分子聚合物溶液喷洒处理后的砂土中发芽以及幼苗的生长情况。结果表明:生物高分子聚合物溶液对紫花苜蓿的萌发以及生长具有促进作用;溶液的种类与浓度会影响紫花苜蓿的发芽以及生长状况。5.进行了生物高分子聚合物固化砂土及促生机理分析。生物高分子聚合物提升砂土力学性能的机理在于聚合物纤维的加筋作用以及砂粒间界面作用的改善;生物高分子聚合物的分子结构以及高分子的降解、交联等反应会对固化砂土的强度、高温环境下的强度变化率以及韧性造成影响;生物高分子聚合物可以改善砂土的结构并向砂土提供了外源有机质,从而起到了促进植物生长的作用。
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