纳米硅溶胶固化黄土的强度特性及其固化机理

发布时间：2017-10-18 08:26

  本文关键词：纳米硅溶胶固化黄土的强度特性及其固化机理

  更多相关文章： 黄土 纳米硅溶胶 强度 微观结构 固化机理

【摘要】：纳米硅溶胶是溶胶粒径为纳米级的胶体溶液,具有比表面积大、高分散度、高吸附性等优点,其广泛运用于纤维、纺织、橡胶、涂料、陶瓷等行业中,但将纳米硅溶胶用做土壤固化剂的研究较少。将新型纳米材料用作土壤固化剂能克服其它化学固化剂渗透性差、对环境有害等缺点。本文进行纳米硅溶胶溶液固化黄土的配比和机理研究,采用三种不同粒径的纳米硅溶胶进行黄土固化,对固化样进行液塑限试验、无侧限抗压强度试验、扫描电镜试验、X射线衍射试验和物理吸附试验,研究固化黄土的稠度特征、力学性质物相特征、化学组成和微观结构变化,分析纳米硅溶胶固化黄土的固化机理。(1)三种不同粒径(10.7nm、29nm、100.1nm)的纳米硅溶胶固化土的无侧限抗压强度均有明显提高,且纳米硅掺量越高无侧限抗压强度越大。纳米硅溶胶固化样的早期强度较高,在养护条件相同的情况下,养护龄期对其影响不大。在相同掺量下粒径越小的硅溶胶固化样其无侧限抗压强度越大,固化效果最佳。(2)随着纳米硅含量的增加,10.7nm和29nm纳米硅固化黄土的液塑限都增大,而100.1nm纳米硅固化黄土的液塑限都略有下降。纳米硅固化土的衍射谱图与压实黄土的基本匹配,纳米硅固化黄土的谱图出现了密集、低矮的非晶相物质峰群,没有新的晶体物质形成。纳米硅固化黄土以粒状架空和镶嵌接触结构为主,但颗粒表面被凝胶薄膜吸附或包裹,形态变为次圆棱状,颗粒边缘粗糙不清,接触面积变大。纳米硅含量相同时,随着纳米硅颗粒粒径的减小,比表面积和纳米级孔隙都增大;同一纳米硅粒径时,随着纳米硅含量的增加,比表面积和纳米级孔隙都增大,其中10.7nm和29nm粒径纳米硅固化黄土中形成了大量介孔孔隙。(3)纳米硅溶胶固化黄土的作用主要为纳米颗粒的高表面能引起的细颗粒团聚填充作用和凝胶胶结作用,固化过程改善了固化土结构强度和孔隙分布,减少了大孔隙,提高了试样比表面积和介孔孔容。纳米硅粒径越小,细颗粒团聚填充效果越明显,尤其对于小于5μm的颗粒体的团聚作用显著。
【关键词】：黄土 纳米硅溶胶 强度 微观结构 固化机理
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU444
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 问题提出与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.3 研究内容及技术路线12-15
• 1.3.1 主要研究内容12-13
• 1.3.2 论文提纲13-14
• 1.3.3 技术路线14-15
• 第二章 试验材料及试验方法15-24
• 2.1 试验目的15
• 2.2 试验材料15-20
• 2.2.1 黄土15-16
• 2.2.2 纳米硅溶胶16-20
• 2.3 试样制备与养护20-21
• 2.4 试验方法及原理21-24
• 2.4.1 液塑限试验21
• 2.4.2 无侧限抗压强度试验21-22
• 2.4.3 X射线衍射试验22
• 2.4.4 扫描电镜试验22
• 2.4.5 FTIR试验22-23
• 2.4.6 物理吸附试验23-24
• 第三章 纳米硅固化黄土的物理力学性质24-31
• 3.1 液塑限试验24-25
• 3.1.1 试验设计24
• 3.1.2 试验结果及分析24-25
• 3.2 无侧限抗压强度试验研究25-31
• 3.2.1 试验设计25-26
• 3.2.2 抗压强度分析26-29
• 3.2.3 应力应变分析29-31
• 第四章 纳米硅溶胶固化黄土固化机理31-42
• 4.1 X射线衍射分析31-33
• 4.1.1 试验设计31
• 4.1.2 试验结果及分析31-33
• 4.2 扫描电镜分析33-37
• 4.2.1 试验设计33
• 4.2.2 试验结果及分析33-37
• 4.3 傅立叶转换红外线光谱(FTIR)测试37-39
• 4.3.1 试验设计37
• 4.3.2 试验结果及分析37-39
• 4.4 物理吸附试验39-42
• 4.4.1 试验设计39
• 4.4.2 试验结果及分析39-42
• 第五章 结论42-45
• 5.1 三种粒径的纳米硅溶胶综合比较及机理分析42-43
• 5.2 主要结论43-44
• 5.3 展望44-45
• 参考文献45-48
• 在学期间的研究成果48-49
• 致谢49-50

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本文编号：1053964