十八胺化学改性下壤土的斥水性与入渗性能研究
发布时间：2021-07-29 23:43
以壤土为研究对象,将十八胺基伯胺作为斥水剂掺入天然风干重塑壤土中,配置了不同十八烷基伯胺含量和初始含水率的改性试样,采用滴水穿透时间法测定了改性壤土的斥水等级,提出并获得了改性壤土的临界含水率,分析了十八烷基伯胺含量、壤土斥水等级、初始含水率的关系。在此基础上,采用全自动三轴渗透仪,开展了改性壤土在不同水头差作用下的渗透试验,揭示了不同斥水等级壤土的入渗性能,获得了改性壤土的稳定入渗率。结果表明:十八烷基伯胺含量和土壤含水率是影响土壤斥水性的重要因素。十八烷基伯胺含量越高,土壤斥水等级越大,上限含水率越低,而下限含水率越高。土壤斥水等级相同时,初始入渗速率受水头差影响较小,如十八胺基伯胺质量分数为0.6%的土壤,20和60k Pa水头差条件下其初始入渗速率分别为0.210和0.238cm/s;入渗持续一段时间后,入渗速率突然降低,降至0.005 cm/s,进入稳定入渗阶段。土壤斥水性越强,稳定入渗速率和稳定入渗率均呈下降趋势,壤土防渗效果越好。起始出渗时间随水头差的增大而减小,随土壤斥水性的增大而增大。上述研究成果可为斥水性土壤应用于土木水利工程领域提供试验基础。
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(13)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【图文】：
壤土颗粒级配曲线Fig.1Grain-sizedistributionsofloam
124的不同将斥水等级分为无（t<5s）、轻微（5s≤t<60s）、中等（60s≤t<600s）、严重（600s≤t<3600s）和极度（t≥3600s）5个等级[36]。为降低制样不均匀性的影响，在试样表面选取3处（正三角形分布，间距4cm）测定滴水穿透时间。每滴水量为0.05mL，每处滴水5滴，共计0.25mL，取3处滴水穿透时间平均值作为最终结果。整个试验过程中温度控制在（24±1）℃，湿度控制在64%±2%。2结果与分析2.1初始含水率对改性土壤斥水性能的影响图2为不同初始含水率下改性壤土的滴水穿透时间变化情况。可以看出，十八烷基伯胺质量分数为0.2%和0.4%的壤土，当含水率质量分数低于12%时，滴水穿透时间均小于5s，表现出亲水性；含水率质量分数继续增至21%时，其滴水穿透时间迅速增至3611和4012s，即斥水等级由无斥水快速升至极度斥水，增加速率基本一致；含水率质量分数在21%～25%之间的壤土滴水穿透时间均大于3600s，斥水等级稳定在极度；含水率质量分数从25%增至32%（饱和）时，其斥水等级均由极度迅速降至无，下降速率基本一致。十八烷基伯胺质量分数为0.6%和0.8%的壤土，天然风干状态下的滴水穿透时间为731和2584s，即表现出严重的斥水等级。随着含水率的增加，滴水穿透时间迅速增加，最大增至9345（初始含水率质量分数为23.1%）和12364s（初始含水率质量分数为21.6%），斥水等级为极度；随后滴水穿透时间迅速降低，至饱和状态时斥水性完全消失。十八烷基伯胺质量分数为1.0%的壤土，天然风干状态下的滴水穿透时间为4886s，已达到极度斥水等级。随着含水率的增加，
滥诓靠紫吨鸾ケ凰?涮睢Ｒ坏┛紫端?全部贯通形成连续通道，此时外界水体可经由内部连续通道自由出入，纵使土壤颗粒具有斥水性，亦无法阻止渗流发生。随着初始含水率的增加，土壤的斥水性也逐渐变化，其变化规律基本符合Li等[37-38]的研究成果。图2不同初始含水率和十八烷基伯胺含量下壤土的滴水穿透时间和斥水等级Fig.2Waterdroppenetrationtime(WDPT)andwaterrepellinglevelofloamunderdifferentinitialmoisturecontentandoctadecylaminecontent将临界含水率与十八烷基伯胺含量的关系绘于图3，若壤土含水率与十八烷基伯胺含量落在阴影区域内，意味着此时壤土具有较好的斥水性，越接近阴影区域形心，斥水性越好。要使壤土斥水性长期稳定，需合理控制壤土含水率和十八烷基伯胺含量。就本次试验结果而言，十八烷基伯胺含量越大，壤土斥水等级越高，当其含量达到一定值时，壤土斥水等级已达到极度。这表明，十八烷基伯胺含量存在一最优值，既能满足斥水等级要求，又能节约用量，性价比最好。根据本试验结果认为，十八烷基伯胺质量分数为1.0%的壤土，在含水率为0～26.8%范围内皆处于极度斥水等级，较其他组十八烷基伯胺含量的斥水壤土变化范围广，稳定性好，其斥水性能最为合理。图3壤土临界含水率与十八烷基伯胺含量关系Fig.3Relationshipbetweencriticalmoisturecontentandoctadecylaminecontentofloam
本文编号：3310280
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(13)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【图文】：
壤土颗粒级配曲线Fig.1Grain-sizedistributionsofloam
124的不同将斥水等级分为无（t<5s）、轻微（5s≤t<60s）、中等（60s≤t<600s）、严重（600s≤t<3600s）和极度（t≥3600s）5个等级[36]。为降低制样不均匀性的影响，在试样表面选取3处（正三角形分布，间距4cm）测定滴水穿透时间。每滴水量为0.05mL，每处滴水5滴，共计0.25mL，取3处滴水穿透时间平均值作为最终结果。整个试验过程中温度控制在（24±1）℃，湿度控制在64%±2%。2结果与分析2.1初始含水率对改性土壤斥水性能的影响图2为不同初始含水率下改性壤土的滴水穿透时间变化情况。可以看出，十八烷基伯胺质量分数为0.2%和0.4%的壤土，当含水率质量分数低于12%时，滴水穿透时间均小于5s，表现出亲水性；含水率质量分数继续增至21%时，其滴水穿透时间迅速增至3611和4012s，即斥水等级由无斥水快速升至极度斥水，增加速率基本一致；含水率质量分数在21%～25%之间的壤土滴水穿透时间均大于3600s，斥水等级稳定在极度；含水率质量分数从25%增至32%（饱和）时，其斥水等级均由极度迅速降至无，下降速率基本一致。十八烷基伯胺质量分数为0.6%和0.8%的壤土，天然风干状态下的滴水穿透时间为731和2584s，即表现出严重的斥水等级。随着含水率的增加，滴水穿透时间迅速增加，最大增至9345（初始含水率质量分数为23.1%）和12364s（初始含水率质量分数为21.6%），斥水等级为极度；随后滴水穿透时间迅速降低，至饱和状态时斥水性完全消失。十八烷基伯胺质量分数为1.0%的壤土，天然风干状态下的滴水穿透时间为4886s，已达到极度斥水等级。随着含水率的增加，
滥诓靠紫吨鸾ケ凰?涮睢Ｒ坏┛紫端?全部贯通形成连续通道，此时外界水体可经由内部连续通道自由出入，纵使土壤颗粒具有斥水性，亦无法阻止渗流发生。随着初始含水率的增加，土壤的斥水性也逐渐变化，其变化规律基本符合Li等[37-38]的研究成果。图2不同初始含水率和十八烷基伯胺含量下壤土的滴水穿透时间和斥水等级Fig.2Waterdroppenetrationtime(WDPT)andwaterrepellinglevelofloamunderdifferentinitialmoisturecontentandoctadecylaminecontent将临界含水率与十八烷基伯胺含量的关系绘于图3，若壤土含水率与十八烷基伯胺含量落在阴影区域内，意味着此时壤土具有较好的斥水性，越接近阴影区域形心，斥水性越好。要使壤土斥水性长期稳定，需合理控制壤土含水率和十八烷基伯胺含量。就本次试验结果而言，十八烷基伯胺含量越大，壤土斥水等级越高，当其含量达到一定值时，壤土斥水等级已达到极度。这表明，十八烷基伯胺含量存在一最优值，既能满足斥水等级要求，又能节约用量，性价比最好。根据本试验结果认为，十八烷基伯胺质量分数为1.0%的壤土，在含水率为0～26.8%范围内皆处于极度斥水等级，较其他组十八烷基伯胺含量的斥水壤土变化范围广，稳定性好，其斥水性能最为合理。图3壤土临界含水率与十八烷基伯胺含量关系Fig.3Relationshipbetweencriticalmoisturecontentandoctadecylaminecontentofloam
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