改性粘土最大干密度与龄期的变化规律研究

改性粘土最大干密度与龄期的变化规律研究

谢书合

谢书合

菏泽市公路工程监理咨询处山东菏泽274000

摘要：山东作为我国历史文化发源地之一，经济发展一直是我们关注的对象。在城市的经济发展中道路的发展占有主要的地位，然而随着经济的发展，道路的建设中对于建材的要求也有了进一步的提升，故本文针对改性粘土的最大干密度与龄期的变化规律进行了研究。

关键词：改性粘土；龄期；最大干密度；变化规律

1.改性粘土的研究状况

1.1粘土改性的目的及机理

在所使用的粘土中含有大量无极阳离子，其表现为亲水性，可以利用其晶层间的金属离子的交换性，将有机阳离子与金属离子相互交换，使得有机离子能够镶嵌在该晶层间，使其粘土有亲水性变为疏水性，这样有助于降低粘土的表面能以及有利于分散到聚合物中，这样做有利于加大粘土的抗张强度、弹性模量以及热变形温度。因此将粘土作为一种新型的补强剂，有着非常广阔的发展前景。

1.2改性粘土的改性方法

粘土的改性的研究之所以成为研究的热点，是由于粘土的价格低廉，来源广泛并丰富，在这几年以来对于其改性的方法更加的备受关注，现如今改性方法分为物理、化学以及物理和化学相结合机械力化学改性，具体来说：

（1）物理改性

对于物理改性的研究主要是利用超声波技术的处理，其过程为粘土通过超声辐射后在此层间产生剥离，使得橡胶能够插进粘土层间，进而形成更好的纳米复合材料，使得其具有更好的界面作用，最终提升了粘土的性能。

（2）化学改性

对粘土进行化学改性，主要是改变其表面活性，使其有机官能团能够与粘土表面进行化学反应，能够增加粘土的润湿性。其次是利用有机季铵盐进行改性，以长碳链烷基季铵盐作为改性剂，利用长碳链脂肪胺先与盐酸作用，再与粘土层间的水合阳离子进行交换。通过这两步充分完成了由亲水性变为疏水性的过程，进而增加了粘土的亲和性，这样有利于聚合物进入片层。

（3）机械力化学改性

机械力化学改性结合了化学与物理的改性手段，这对于建筑行业未来的研究是很有指导性意义的，具体来说是指粘土在粉磨中加入适量的合理的表面改性剂，进而利用机械应力对其粒子表面进行激活，随后改变其晶体结构和物理化学结构，最终达到粘土改性的目的。从结构化学上说，这样做不仅可以使晶格发生了移动，内能增大，然而填料表面所发生的反应也有所改变。

1.3改性粘土的研究进展

近些年来，虽然粘土物美价廉，但是由于环境污染加重，原料供应不足，使得国内外对于粘土填料方面的研究更加迅速，竞争也愈演愈烈。在我国，对于改性粘土，主要是进行粘土复合材料的优化和改进的研究，同时还在着力开展各种粘土聚合物及纳米复合材料的技术研究，像补强机理，研究机制，最大干密度与龄期的变化，复合材料的应变特性与结构的关系等等规律的研究，这都为我国的建筑市场提供了一定的理论依据，使得我们更加的有信心将其完善好，对我国建筑事业的发展有着深远的意义。

2.改性粘土的最大干密度的变化规律

对于改性粘土的研究是多方面的，本文中对于改性粘土主要是探究最大干密度与龄期之间的规律，使得建材更加的优质，具体来说有以下两方面：

2.1最大干密度和最佳含水量的测定

对于粘土的最大干密度和最佳含水量的测定，一般是通过击实试验，测定不同的含水率。随着科学的发展，快速测定的方法吸收了击实试验的优点，补足了其中的缺点，将其改变为“一点法”击实试验和快速击实试验，其优点如下：

（1）“一点法”击实试验优点

“一点法”击实试验测试结果准确无误，与以前的击实试验相比较，大大提高了工作效率，他的优点在于将所试验的粘土的含水量调整到等于某个特定的含水量，这样在通过讨论的方法（含水量小于或大于特定含水量）分别来研究最大干密度与最佳含水量的关系。

（2）快速击实试验的优点

快速击实试验之所以得到广泛的发展是基于在进行击实试验是将所用土的含水量调到其润滑阶段，这样就使得最优含水率在其理论值之上，另外还可以绘制击实曲线。其优点是误差范围小，测试准确度高，实验数据也更加的真实可靠。

随着技术的引进以及试验技术的改进，无论是“一点法”，还是“快速法”击实试验对实验所用粘土都有一定的要求，只有严格控制原材料才能有效控制实验数据的准确度，进而缩小了测量误差，提升了准确度。

2.2最大干密度与含水量的关系

对于最大干密度与含水量的关系研究一般采用重型击实试验，通过放置不同的天数来研究粘土试样中含水量变化，找出最大的含水量和最大的干密度，然后通过对比不同天数的最大含水量和最大的干密度来研究时间对于最大干密度的影响。通常来说，放置两天对于最大的干密度几乎没什么影响，然而放置四天对于最大干密度的影响较大，之后再放置六天到十天最大干密度有所下降，其中放置八天所下降的最大干密度不可以忽略，之后变化较为缓慢。由此可看出，最大干密度与含水量成抛物线关系，在最高点的位置为最大干密度最佳位置。

3.改性粘土最大干密度与龄期的变化规律

随着科技的发展，科学技术的进步，对于建筑材料的更新一直是建筑事业所追求的目标，然而对于粘土的改性的研究是建材对于建材事业的创新，为建筑市场中注入了新鲜的血液，使得我们建筑事业更加辉煌，故对于其研究的脚步一直没有间断，尤其是对改性粘土的最大干密度与龄期的关系，具体从两方面来研究：

3.1最大干密度与时间的变化规律

通过阅读大量的相关文献，可以了解到粘土放置8天以后最佳干密度为一常数，然后再通过牛顿插值公式推导出粘土的最大干密度与龄期之间的变化函数，可以了解到粘土的最大干密度不再随龄期的变化的任意时间的最大干密度，这就给现场检验路基压实度的最大干密度提供了可靠的方便的依据。

3.2最大含水量与时间的变化规律

对于最大含水量与时间的变化规律的探究，是我们在改性粘土的研究中重要方面，然而本文主要是利用牛顿插值公式从而得到任意时间内最佳含水量的函数，进而可以为路面的建筑提供一定的理论依据，使我国建筑行业对于路面的检测不再毫无头绪、毫无依据，提升了我国建筑工程的质量，对于我国的建筑事业的发展进入了一个新的台阶。

另外，所有的理论知识来源于对试验的总结，所以在设计时根据牛顿插值法可以计算出所需含量，从而不需要进行二次添加，这样就减少了工程中因天气影响所造成的经济损失，提高了我们的经济收益，提升了建筑工程的质量。

总的来说，改性粘土放置的时间的长短能够改变路基的强度，不单单是用剂量来控制其强度，另外，最大干密度与最佳含水量随着龄期的变化成抛物线状，前期变化较为陡峭、快速，后期变化较为平缓，均匀，在时间为8天时达到最大，根据其各阶均差了解到n取值为6。

4.结论

综上所述，通过从改性粘土的研究现状、改性粘土的最大干密度以及与龄期的变化规律，可以看出对于改性粘土研究是当今的研究热点，它对于未来建筑事业的发展是非常有发展意义的，具有很大的发展潜能，为我国的建筑事业节约了物力和财力。然而对于其最大干密度与龄期的变化的研究是建筑材料研究的重点，因它可以为我们建材市场的注入新鲜的血液。

参考文献：

[1]万智,任毅,秦敏,等.改性红粘土的击实特性试验研究[J].公路工程2013年02期

[2]周海龙,申向东,薛惠君.小龄期水泥土无侧限抗压强度试验研究[J].山东大学学报（工学版）2014年01期

作者简介：

谢书合（1968-）男，汉族，山东菏泽市人，高级工程师，大学学历，毕业于长沙理工大学交通工程专业，从事过公路工程监理、工程建设项目管理工作。

样刊邮寄地址：

山东省菏泽市人民路318号菏泽市公路管理局工程科谢书合（收）

电话：13326211855