导读:本文包含了离子固化剂论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:固化剂,离子,水合,机制,特性,黄土,土壤。
离子固化剂论文文献综述
徐菲,蔡跃波,钱文勋,韦华,庄华夏[1]（2019）在《脂肪族离子固化剂改性水泥土的机理研究》一文中研究指出水泥基材料加固土(水泥土)存在早期强度低、易开裂变形等性能缺陷。为对其改性,在水泥土中掺入含水率体积1/300～1/50不等的新型土壤固化材料,离子固化剂(ISS)。通过无侧限抗压强度试验、体积化学减缩试验,探究了ISS改性水泥土的可行性,并通过对表面吸附特性、物相构成演变、微结构特性的表征及分析,对ISS改性水泥土的机理进行了系统的研究。结果表明:ISS分子对于水泥土各组分具有显着的选择吸附性;ISS掺入水泥土后,能够提升体系内各组分的分散性并降低黏土矿物结合水的能力,进而加速土体内水化反应产物的生成,优化土体孔隙结构,提升土体强度并增大体积化学减缩;最优ISS掺量为1/150,过量的掺入会减弱ISS的改性效果,但可降低水泥土体积的化学减缩。相关成果可为离子固化剂应用于水泥土的改性提供一定的参照。(本文来源于《岩土工程学报》期刊2019年09期）
黄伟,刘清秉,项伟,张云龙,王臻华[2]（2019）在《离子固化剂改性蒙脱土吸附水特性及持水模型研究》一文中研究指出采用不同浓度离子固化剂对天然钙蒙脱土进行改性处理,开展素土与改性土在相对湿度(P/P0)0.01～0.95区间的水汽等温吸—脱附试验,通过持水速率曲线、晶层d001演化曲线及红外光谱特征峰解析蒙脱土吸附水进程中主控因素的演化规律,据此提出水合状态变化的界限相对湿度区间,在此基础上,分别从阳离子水化能和晶层表面水合能角度,建立了离子固化剂改性蒙脱土微观持水方程。试验结果表明:对于钙蒙脱土,在0<P/P0<0.15～0.2,阳离子与水分子结合形成单层"水化壳";在0.15～0.2<P/P0<0.45～0.5,阳离子形成2层"水化壳";当0.45～0.5<P/P0<0.8～0.9,晶层基面进一步吸附水分子形成2层完整水化膜。在极高吸力段(ψ>200 MPa),蒙脱土持水能力只受控于层间阳离子水化作用,而在中高吸力段(15 MPa<ψ<200 MPa),晶层基面与水之间的分子作用力是影响蒙脱土表面水合能及持水性状的主要因素。在特定吸力范围内,离子固化剂通过改变相应的物化性质参数(阳离子交换量、比表面积)从而弱化蒙脱土持水能力。基于微观水合机制所构建的持水方程能够很好预测本次试验及文献报道的数据结果,不同吸力段的持水模型可量化表征离子固化剂对蒙脱土吸附水性状的调控机理。(本文来源于《岩土工程学报》期刊2019年01期）
黄伟,项伟,刘清秉,DAO,Minh-huan,王臻华[3]（2018）在《离子固化剂改性蒙脱土水合-孔隙关联演化机制》一文中研究指出以天然钙蒙脱土为研究对象,采用不同浓度的离子固化剂对其进行改性处理,开展素土与改性蒙脱土在相对湿度(P/P_0)0～0.95区间的水汽等温吸-脱附试验,通过吸附速率曲线、晶层间距d001值变化曲线分析蒙脱土水合机制,并采用蒙脱土孔隙比变化曲线关联分析水合-孔隙演化规律,提出不同尺度孔隙吸附水的界限相对湿度区间。在此基础上,基于X射线衍射(XRD)、氮气吸附以及压汞试验对离子固化剂改性蒙脱土水合过程的孔隙分布特征进行验证分析。试验结果表明:对于钙蒙脱土,0<P/P_0<0.45～0.55时,为层间阳离子水合作用阶段,伴随着微孔(层间)扩展;0.45～0.55<P/P_0<0.8～0.9时,为蒙脱土矿物内外表面(晶层基面)吸附作用阶段,水分主要吸附于蒙脱土迭聚体间的介孔;P/P_0>0.8～0.9时,黏土颗粒表面持续吸附弱结合水,此时大孔内逐渐充填水分。离子固化剂通过改变蒙脱土的微观物理化学性质(阳离子与晶层基面)调控其吸附水特性,进而影响不同尺度孔隙的吸附水过程。(本文来源于《岩土力学》期刊2018年10期）
王凤华[4]（2018）在《基于掺砂膨润土的离子固化剂加固机理研究》一文中研究指出由于天然膨胀土成分复杂,膨胀性黏土矿物含量变化范围较大,黏土矿物种类复杂多样化,在研究其膨胀特性、持水特性、力学性质过程中,难以解释各成分在其中所起的作用,对于清晰认识膨胀土的膨胀机制、水分运移机制大大增加研究困难。因此在本文中选用不同比例的掺砂膨润土作为研究对象,来研究不同膨润土含量下的土体其膨胀变形规律,确定掺砂膨润土的界限掺砂率,土水特性,水分运移机制,力学强度随掺砂率的衰减变化规律等,从而简化膨胀土理论研究模型,简单清晰的解释其膨胀机理。离子土壤固化剂(Ionic Soil Stabilizer)是一种化学试剂,将其加入土中可以改进土体的工程性质,包括增强土体的压实度、密度、承载力、凝聚力,降低土体的水敏感性。它含有多种天然的分散剂,来分解土体矿物质,然后通过促使其重新结晶来形成金属盐和新的化学键,最终能够保持土壤长期稳定。土壤的活性是可以通过固化剂的强离子交换来进行,来对土壤颗粒外表面双电层结构破坏,从而减弱水对土壤表面的化学作用。由于该过程将土壤的毛细结构进行破坏,从而导致土壤颗粒表面的水最终不可逆的脱出为自由水。当通过碾压来排去水分子后,土壤就会从亲水性转换为斥水性,从而增强土壤颗粒表面之间的相互作用,促使裂隙不易产生。随后,由于含水率下降,土体的密实度便会提高,从而对土体的稳定性和强度进行了提高。根据上述原理,离子土壤固化剂可以应用在掺砂膨润土中,通过改变膨润土中黏土矿物表面的离子类型来破坏土体表面的双电层结构,改变土体的亲水性和结合水的类型,从而使膨润土与砂颗粒更好的相互连结,降低掺砂膨润土的亲水性和膨胀特性,提高土体强度和整体稳定性。本文就不同掺砂率下的膨润土的基本物理力学性质展开实验研究,得知掺砂率对膨润土的胀缩特性和力学强度都有着明显的影响,且存在界限掺砂率。然后采用离子固化剂对掺砂膨润土进行加固,通过一系列实验研究来了解离子固化剂对掺砂膨润土膨胀特性、收缩特性、力学强度、土水特性、水分迁移过程的影响,从而进一步阐述离子固化剂加固掺砂膨润土的机理。本文的主要研究工作如下:(1)研究不同掺砂率对膨润土物理力学性质的影响。通过击实实验、液塑限实验、膨胀率试验、膨胀力测试实验和单轴无侧限压缩实验来了解不同掺砂率下膨润土的最大干密度与最有含水率之间的关系,土体的液限含水率和塑限含水率,土体的膨胀浅势以及力学强度的性质。实验结果表明,掺砂率对土体的物理力学性质均有影响且掺砂膨润土存在一定的界限掺砂率。随着掺砂率的变化,土体的最大干密度与最优含水率发生变化,且在掺砂率80%时土体的干密度达到最大。掺砂率对土体的液限含水率和塑限含水率有较大影响,随掺砂率的降低,膨润土含量增加,此时土体的液限含水率和塑限含水率均增加,且液限含水率近乎程指数形式增加。掺砂率对膨润土膨胀特性影响显着,当掺砂率高于80%时,土体膨胀性较低,当膨胀率低于80%时,土体膨胀性显着,因此将80%时的掺砂率定义为界限掺砂率。另外,随掺砂率的变化,土体的强度已发生变化,且在掺砂率80%-70%时土体的强度相对较高。(2)了解实验用固化剂的电化学性质及其加固膨润土的最佳配比。本文采用便携式290A型PH计和电导率计测定了不同浓度下的固化剂溶液的酸碱度和电导率,并且采用强制离子交换法进行了阳离子交换量实验和液塑限实验,确定出在某一浓度配比下,固化剂溶液与膨胀性黏土矿物的离子交换效果最优且土体的塑性指数最低。实验表明当固化剂与水配比为1:150时土体阳离子交换量最低,塑性指数最低,故而在此配比下离子固化剂对膨润土的加固效果最好,因此本文中选定此配比作为实验研究用的离子固化剂浓度。(3)研究离子固化剂加固掺砂膨润土膨胀特性。通过一维膨胀实验和膨胀力实验结果可以得知,离子固化剂对掺砂膨润土的膨胀特性有很好的抑制效果。随着掺砂率降低,土中膨润土含量增加,土体的膨胀特性变化越大,抑制效果也越来越明显。但当掺砂率降低到一定含量,固化剂对膨胀土的抑制效果有所降低。这是由于离子固化剂与掺砂膨润土中的膨胀性黏土矿物发生充分的离子交换,掺砂膨润土中的膨胀性黏土矿物在于离子固化剂溶液发生反应后,其土体内的胶体分子由原来的亲水性变为排水性,其吸水能力降低,故而膨胀性降低。随着黏土矿物含量的增加,虽然离子固化剂对于加固膨胀土,降低膨胀性有显着效果,但是黏土矿物含量的增加导致离子固化剂不能与其发生充分的离子交换作用,故而对抑制土体膨胀浅势能力减弱。说明随着黏土矿物含量的增加,土体膨胀性增强,经离子固化剂加固后对膨胀土膨胀性有一定的抑制效果,但当土体中膨润土含量过多,土体的吸水活性增强,所需要的离子固化剂含量与浓度也需要相应的发生变化,故而在工程实际中,要根据实际的工程需要配制相应浓度的离子固化剂溶液。(4)研究了离子固化剂加固掺砂膨润土的长期稳定性。通过设置实验条件,将离子固化剂加固前后的掺砂膨润土进行反复冻胀融化后,测量土体的单轴压缩强度。实验结果如下:(1)掺砂率对膨润土的力学强度有较大的影响且离子固化剂对掺砂膨润土界限掺砂率有一定的影响。未经离子固化剂加固的掺砂膨润土其界限掺砂率为80%左右,此时掺砂膨润土眼周压缩强度为200kPa,而经离子固化剂加固后土体的界限掺砂率明显降低,介于70%-60%之间,且此时掺砂膨润土单轴压缩强度提高到250kPa左右。这说明离子固化剂通过一系列加固作用,有效提高的土体密实度,降低土体的孔隙比,使膨润土与石英砂更好的相互黏连,有效降低土体的膨胀浅势,提高掺砂膨润土的强度。(2)掺砂率对膨润土的抗冻性有着显着的影响。冻融循环作用下,掺砂膨润土的力学强度随冻融循环次数增加衰减,并且在第一次冻胀融化后土体的衰减率最大。而后土体强度依然有一定程度的衰减,但是变化不大。当掺砂率高于80%时,土体的强度相对较低,抗冻性也较差,离子固化剂对土体的强度和稳定性影响较小。当掺砂率介于70%-50%之间时,掺砂膨润土强度提高,在冻胀融化作用下,强度有一定程度的衰减,但总体稳定性较好。当掺砂率低于50%时,此时掺砂膨润土强度虽然有一定的衰减,但经离子固化剂加固后的掺砂膨润土强度比未经固化剂加固土强度高,固化剂加固效果明显。(5)采用HYPROP装置测定离子固化剂加固前后掺砂膨润土的土水特性曲线。实验研究表明,经固化剂加固后,在同一基质吸力作用下,掺砂膨润土的含水量要低于未经固化剂加固的土体。这是由于经固化剂加固后的土体,由于离子固化剂中的大分子有机胶体与膨胀土中的黏土矿物发生离子交换,土体内的亲水基被排水性的有几大分子取代,土体颗粒表面结合水膜变薄,故而降低土体的吸水性。且掺砂率对膨润土的土水特性亦有所影响。掺砂率降低,土体的膨润土含量增加,基质吸力增大,吸水能力增强。(6)开放系统中离子土固化剂加固掺砂膨润土水分迁移过程实验研究。本文采用自行改进和组装的水分迁移实验装置开展这一实验。实验结果表明:(1)掺砂膨润土经过多次冻胀融化作用后,经离子固化剂加固的土体其不同高度处的含水率要低于未经固化剂加固的掺砂膨润土试样。这是由于离子固化剂中的有机大分子胶体与土体中黏土矿物原有的亲水基发生离子交换作用,土体由原来的亲水性变为斥水性,且土体的颗粒之间相互连接的更紧密,这一定程度上阻碍了水分子的迁移。故而经固化剂加固后的土体对水分的吸收能力相对降低,含水率较低。(2)掺砂率对土体水分迁移过程的影响。掺砂膨润土中掺砂率较高时,经固化剂加固后,膨胀土几乎不发生膨胀。土体温度降低,土体发生冻结,虽然有一定量的底部自由水发生向上的迁移并在冻结锋面处结冰,土体含水率一定程度上增大,体积发生膨胀。但是当温度升高后,土体中的冰开始发生融化,由于该土体中掺砂率高,土体颗粒孔隙较大,故而毛细力较小,土体融化后,自由水分子沿颗粒的孔隙通道流回底部。当掺砂率降低,土中膨润土含量增加,当温度降低,土体顶部发生冻结,土体中的自由水结冰,毛细力增大,水分子沿孔隙通道向上迁移。当温度升高,冰融化,由于土体中黏土含量较多,土体基质吸力较大,故而沿毛细通道上升的自由水分子大部分滞留在土体内。(3)当离子土壤固化剂对掺砂膨润土进行处理后,虽然土体裂隙在冻结过程中存在着一定程度生长,但速度较慢,冻胀与融化作用对于土体的整体结构具有较小影响,因此,在冻融过程中离子土壤固化剂可以有效地降低膨胀土裂隙的生长速度。本文通过开展上述实验研究,从离子固化剂加固掺砂膨润土膨胀特性的变化,力学强度的提高,基质吸力与含水率关系的变化以及水分迁移过程中温度与含水率变化等方面来阐述了离子固化剂加固掺砂膨润土的加固效果和加固机理,从而为掺砂膨润土的加固与应用提供重要的理论依据和可靠的实验数据。(本文来源于《中国地质大学》期刊2018-05-01）
黄伟[5]（2018）在《黏土水合机制及离子固化剂改性机理研究》一文中研究指出黏土具强烈亲水性,所表现出的重要特性之一是其易与水发生水合作用,该特性与其物化性质及力学特性密切相关,强烈地影响黏土的工程性能。为处置黏土所带来的一系列工程地质问题,本文从其发生水合作用的根源出发,探究黏土水合机制,界定水合作用各阶段的水合主控因素,定量化分析黏土吸附结合水的类型及性质。在此基础上,配置项伟课题组自主研发的离子固化剂(棉籽油基磺化油)对黏土各阶段水合主控因素进行调控,以达到改性黏土表面水化性质的目的,从根源上调控黏土水合或持水特性,提高其力学特性,降低膨胀势,改良其工程性能。黏土与水相互作用的物化过程相对复杂,再加之掺入ISS后,土-水-ISS体系作用过程更加难以厘清,为揭示离子固化剂对黏土的改性作用机理,需要借助多种微观测试技术从黏土矿物组成、化学成分、晶体结构、吸附性能、电化学特性、光谱、热学特征等多种理化性质展开研究。首先采用气体吸附法、XRD以及阳离子交换试验等方法,并结合国内外文献报道结果,分析探究黏土水合机制,然后,基于黏土水合机制推导建立黏土高吸力段微观持水曲线方程。在气体吸附法、XRD、阳离子交换等试验的基础上,结合红外光谱、热重-差热、扫描电镜照片分析等方法,探究离子固化剂改性黏土水合机制及持水模型。此外,基于XRD、气体吸附法、压汞法、电镜照片、宏观体变量测等孔径分析手段开展黏土孔隙结构与水合机制的关联分析,探究改性黏土“水合-孔隙”演化机制。最后,在离子固化剂对黏土改性作用机理充分认识的基础上,开展黏土无侧限抗压强度以及单轴拉伸强度试验,并对改性黏土力学强度变化特征进行机理解释。论文的主要内容及研究成果如下:1、蒙脱土与高岭土的基本理化性质以山东寿光天然蒙脱土(Shandong Montmorillonite,简称SMT)、希腊天然蒙脱土(Greek Montmorillonite,简称GMT)以及广东茂名天然高岭土(Guangdong Kaolinite,简称GKT)作为研究对象开展黏土水合机制及离子固化剂改性机理研究。通过室内测试分析黏土矿物组成、化学成分、晶体结构、电化学性能、比表面积以及界限含水率等基本理化性质。分析结果表明:(1)蒙脱石具2:1型晶体结构,层间通过氧-氧键连结,连结力弱,易发生类质同象置换现象,具晶层内结构,吸附较多阳离子,比表面积较大,水化过程中水分子易进入其中引起晶层膨胀,属膨胀性黏土矿物;(2)高岭石晶体结构为1:1型,层间多氢键连结,连结作用强,不易发生类质同像置换,不具晶层内空间,吸附阳离子较少,晶层不具膨胀性,属非膨胀性黏土矿物;(3)黏土矿物中具多种“水化活性中心”,可分为基面(氧面)的复叁角形晶胞、基面上的氧原子与氢原子、交换性阳离子以及矿物侧边断口上化合价不平衡的离子四类。前二者所述的晶层基面以及交换性阳离子为主要“水化活性中心”,至于侧边断口含量较少(5%~10%)暂不做讨论;(4)定向片分析结果表明所研究的黏土矿物纯度很高,每种黏土其中矿物类型单一,据此,基于XRF结果写出了黏土的化学组分式;(5)黏土各表面理化性质参数具有很强的关联性,如比表面积、阳离子交换容量、层电荷密度、Zeta电位等等,且均与黏土的亲水能力密切相关,蒙脱土与高岭土的相关测试结果具一致性。2、高吸力段黏土水合机制及吸附结合水特性采用氯化钠以及氯化钙分别对SMT蒙脱土进行层间阳离子纯化处理,得到钠型与钙型的同离子蒙脱土,分别记为Na-SMT与Ca-SMT。以同离子蒙脱土Na-SMT与Ca-SMT、天然蒙脱土SMT与GMT、天然高岭土GKT为研究对象,采用水汽动态吸附平衡法测定5种黏土的水蒸气吸-脱附曲线,通过持水速率曲线、晶层间距d_(001)值变化规律曲线以及红外光谱特征峰演变特征解析黏土吸附水进程中各阶段的水合主控因素,并据此提出各水合状态的界定界限,由此判定高吸力段黏土吸附结合水特性。此外,基于BET多层吸附理论架构,分别从钠型与钙型蒙脱土出发,提出蒙脱土的两类水合概化模型,并建立交换性阳离子与比表面积的等微观参数的计算方法。研究结果表明:(1)在蒙脱土吸附初始阶段,层间阳离子的类型及水合能力决定了发生水合作用的初始位置,对于水合能较低的阳离子型蒙脱土,如钠基蒙脱土,水分子的吸附始于黏土矿物外表面,之后随水合历程进行而进入层间,而水合能较高的阳离子型蒙脱土,如钙基蒙脱土,则水合作用则直接由层间开始。(2)在蒙脱土的层间水合作用阶段,阳离子由于水合能高于晶层基面的吸附能,故而首先层间阳离子水化形成水合阳离子并撑开矿物晶层,之后水分子吸附于晶层内表面或是填充水合阳离子之间的空隙,这一过程晶层不发生膨胀。(3)天然钙基蒙脱土(SMT与GMT)吸附结合水进程可分为多个水合作用阶段,且各阶段由相应的水合主控因素主导。在0<P/P_0<0.15~0.25,层间阳离子水化形成单层离子“水化壳”,在0.15~0.25<P/P_0<0.45~0.55,层间阳离子进一步水化形成2层“水化壳”,之后在0.45~0.55<P/P_0<0.8~0.9,晶层基面开始主导蒙脱土水合进程,通过吸附作用吸附水分子,与水合阳离子共同形成2层完整的水化膜。在此之后,当P/P_0超过界限区间0.8~0.9,水分子能量降低,转变为弱结合水。(4)天然高岭土(GKT)同样以0.45~0.55、0.8~0.9作为界定其水合进程的界限湿度区间。在0<P/P_0<0.45~0.55,为阳离子主控水合进程阶段,阳离子直接水化形成1层“水化壳”的界限湿度P/P_0≈0.2,在此之后水分子开始填充于水合阳离子间的空隙,随后,在0.45~0.55<P/P_0<0.8~0.9,进入晶层基面吸附作用阶段,当P/P_0>0.8~0.9,吸附水分子转变为弱结合水。(5)基于BET曲线的特征相对湿度值以及对应的吸附水量计算而得的阳离子交换容量以及比表面积值经过与试验实测值比较发现,其具有很好的吻合度,最大误差不超过10%,证明了基于BET理论架构的阳离子与比表面积计算方法的合理性与准确性。3、高吸力段黏土微观持水模型基于高吸力段黏土水合机制,确定黏土各水合阶段的水合主控因素主要为晶层基面与阳离子,故而分别从阳离子吸附水分子偶极子水合能以及晶层基面(极性板)吸附水分子作用能的角度推导黏土高吸力段微观持水曲线方程,并采用该模型对黏土持水曲线进行预测,结果表明:(1)以阳离子形成的静电场对单个水分子偶极子的作用能构建的微观持水模型能够有效预测黏土极高吸力段(ψ>200MPa)持水曲线,该模型量化表征了阳离子及其自身性质参数对黏土宏观持水性能的影响。(2)以极性板,也即晶层基面与水分子膜界面之间的分子作用力构建的微观持水模型能够有效预测黏土中高吸力段(15MPa<ψ<200MPa)持水曲线,该模型能够量化表征矿物晶层基面对黏土持水性能的影响。(3)以分段描叙极高吸力段与中高吸力段方式构建的全程高吸力段(ψ>15MPa)微观持水曲线方程,很好地预测了持水特征曲线,对黏土高吸力段的持水性能进行了量化表征。4、离子固化剂改性黏土吸附水特性及微观持水模型采用项伟课题组自主研发的离子固化剂(棉籽油基磺化油)对天然蒙脱土以及高岭土进行改性处理,开展改性蒙脱土与高岭土的水蒸气吸-脱附试验,在素土水合机制的基础上通过吸附速率曲线判定改性土水合机制以及吸附水特性,并基于红外光谱、热重-差热、交换性阳离子、XRF、比表面积、电镜照片与能谱分析(EDS)等测试方法手段探究ISS对蒙脱土与高岭土吸附结合水特性的作用机制。在此基础上,将改性黏土微观水合机制与宏观持水特征进行关联分析,采用推导的全程高吸力段微观持水曲线方程量化分析ISS对蒙脱土与高岭土表面水化性质以及宏观持水量的调控作用。结果表明:(1)改性蒙脱土与高岭土的水合或持水机制不发生根本性改变,与素黏土一样,以相对湿度区间0.15~0.25、0.45~0.55以及0.8~0.9作为各水合阶段的界定界限。即在0<P/P_0<0.15~0.25,交换性阳离子直接与水分子相互作用形成1层离子“水化壳”;在0.15~0.25<P/P_0<0.45~0.55,蒙脱土交换性阳离子进一步水化形成2层“水化壳”,高岭土阳离子同样进一步水化,水分子吸附于水合阳离子周围;随后,在0.45~0.55<P/P_0<0.8~0.9,进入晶层基面吸附作用阶段;当P/P_0>0.8~0.9,吸附水分子转变为弱结合水。(2)ISS主要通过影响各水合阶段的水合主控因素(阳离子与晶层基面)的方式对黏土矿物表面水化性质进行调控,从而弱化其宏观持水能力。在阳离子水合主控阶段,ISS通过包裹固定、挤占等方式减少水合阳离子数量,降低阳离子与水分子相互作用能,黏土在该阶段的宏观持水能力因此降低。在晶层基面水合主控阶段,ISS通过连结、附着等方式使得黏土矿物(或颗粒)更加团聚,隔绝了部分晶层基面对水分子的吸附作用,减少了其比表面积并降低了表面水合能,黏土在该阶段的宏观持水能力因此减弱。(3)改性蒙脱土与高岭土高吸力段微观持水曲线方程能够很好地预测实测持水特征曲线,可量化表征改性黏土水化微观参数与宏观持水能力的内在关联,进一步揭示离子固化剂对黏土吸附水特性的调控机理。5、离子固化剂改性黏土“水合-孔隙”关联演化机制基于高吸力段素土与改性黏土的水合机制,并采用蒙脱土孔隙比变化曲线关联分析“水合-孔隙”演化规律,提出不同尺度孔隙吸附结合水的界限相对湿度区间。在此基础上,开展XRD试验、氮气吸附试验、压汞试验、电镜照片分析,以探究离子固化剂改性黏土水合过程的孔隙特征演变规律,据此揭示ISS改性黏土“水合-孔隙”关联演化机制。研究结果表明:(1)不同水合阶段的吸附水过程发生于相应尺度孔隙中,0<P/P_0<0.45~0.55时,为阳离子水合作用阶段,对蒙脱土而言,晶层膨胀,水分子吸附于微孔(层间),伴随着微孔(层间)扩展,对高岭土而言,水分子吸附于微孔(矿物片聚体间),晶层保持不变;0.45~0.55<P/P_0<0.8~0.9时,为矿物表面(晶层基面)吸附作用阶段,水分子开始吸附于土中介孔;P/P_0>0.8~0.9时,蒙脱土或高岭土颗粒表面持续吸附弱结合水,发生“渗透膨胀”,颗粒间距由于水分子“渗透力”作用扩展,此时大孔内吸附结合水。(2)离子固化剂通过调控黏土吸附水特性影响土中不同尺度孔隙吸附水过程,在层间阳离子水合作用阶段,主要对应于微孔吸附水过程,ISS通过减少水合阳离子含量影响微孔结构,并在蒙脱土中尤为明显;在矿物表面(晶层基面)吸附作用阶段,ISS主要通过降低表面水合能(降低SSA)影响黏土介孔结构;在“渗透膨胀”阶段,受阳离子与表面结合能综合影响,ISS改性黏土大孔结构随之变化。(3)蒙脱土微孔、介孔以及大孔孔径及体积由于离子固化剂对吸附水的调控而减小,表明蒙脱土矿物晶层更加紧密,黏土颗粒更加团聚,黏土对外收缩。(4)高岭土介孔体积由于ISS对吸附水的调控而减小,而其大孔孔径及体积较素高岭土增大,表明黏土颗粒收缩,黏土对内收缩。6、离子固化剂改性黏土力学强度特性采用控制含水率的方法调控黏土水合状态,据此开展不同水合状态下无侧限抗压强度试验,并设计组装一套基于变形数字图像处理技术的土体材料拉伸测试装置,开展低含水率(高吸力段)条件下的单轴抗拉强度试验,以探究不同水合状态下ISS改性黏土力学强度变化规律。在此基础上,基于离子固化剂对黏土表面水化性质的调控机理,探讨ISS对黏土力学强度影响的机理解释。结果表明:(1)所研制的土体材料拉伸测试装置结构设计合理,能够保证试样受拉破坏,所记录的应力、应变信息能够反映出各组样品的差别,并表现为一定的规律性,能够满足试验对测试精度的要求。(2)不同水合状态下,由于黏土吸附结合水性质与类型的转变,致使ISS对黏土力学强度的改性效果存在较大差异。高含水率状态下,黏土颗粒表面形成较为完整的结合水膜,掺加ISS后黏土力学性能提高;低含水率状态下,黏土颗粒间结合水较少,ISS改性黏土力学性能降低。(3)高含水率状态下(接近或超过塑限),黏土颗粒表面形成扩散双电层结构,黏土颗粒间通过“凝聚接触”的方式相互作用,颗粒间的连接强度随弱结合水膜厚度减小而增大,故而黏土经ISS改性后,结合水膜厚度降低,颗粒间距减小,力学强度增大。此外,在ISS影响下,黏土微结构间连结增强,经水化后的ISS大分子会产生胶结凝聚力,连结黏土颗粒,提高了改性黏土力学强度,这一点对于弱结合水膜厚度未减小的改性高岭土尤为突出。(4)低含水率状态下(接近P/P_0≈0.9吸附平衡时含水率),黏土颗粒表面吸附结合水量较少。样品由粉末样吸湿制得前提下,强结合水的含量越高,颗粒间的“过渡(点)接触”越多,黏土力学强度愈高,改性黏土经ISS调控后表面吸附水性能降低,结合水量减少,发生接触的黏土颗粒减少,故而改性黏土强度性质减弱。(本文来源于《中国地质大学》期刊2018-03-01）
楼蓉蓉,刘顺昌[6]（2016）在《ISS离子固化剂改性膨胀土试验研究》一文中研究指出本文选取南水北调中线工程总干渠潞王坟段膨胀土作为研究对象,利用新型电化学加固材料——离子土壤固化剂(英文名称Ionic Soil Stabilizer,简称ISS),对膨胀土进行了加固处理,通过不同配比下的塑性指数确定ISS的最佳配比为1∶200,在此配比下,土样的物理力学性质得到显着提高。(本文来源于《江西建材》期刊2016年20期）
刘月梅,张兴昌[7]（2014）在《EN-1离子固化剂对黄土性土壤持水、供水等水分特征的影响》一文中研究指出为了阐明黄土性固化土壤水分特征的植物有效性,探讨将EN-1固化剂应用于黄土边坡生态防护的可行性。采用室内模拟试验,以黄土地区典型土壤黄绵土为研究对象,对固化土壤的持水、供水、导水及蒸发性能进行研究。结果表明:不同处理土壤水吸力与对应土壤含水量的关系均符合方程θ=aS-b幂函数关系;固化剂降低了土壤的持水能力,但对土壤有效水含量影响不显着。固化剂有利于土壤导水能力提高,固化剂掺量在0.05%~0.10%范围内土壤具有最大入渗能力;无论土壤中是否加入固化剂,随土壤容重增加,土壤饱和导水率降低。固化黄绵土在蒸发初期土壤水分急剧减少,后期趋于缓慢;固化黄绵土累积蒸发量均低于对照,但不同固化剂掺量处理间差异不显着。(本文来源于《土壤通报》期刊2014年01期）
单志杰[8]（2010）在《EN-1离子固化剂加固黄土边坡机理研究》一文中研究指出公路路基边坡的防护措施是公路水土保持中的重要组成部分,开展公路路基边坡防护措施研究对公路水土保持建设实践具有重要意义。采用室内土壤理化性质试验和人工模拟路基边坡冲刷试验的研究方法,系统地研究了EN-1离子型土固化剂掺量(0、0.01%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%)对0-30 cm和30-100 cm土层塿土和黄绵土水分有效性、结构稳定性、入渗性、抗崩解性及土壤有机质含量、土壤酸度等理化性质的影响,探讨了不同EN-1固化剂掺量和掺入厚度(0、5、10、15、20 cm)时,黄土路基边坡坡面水土流失规律、坡面流特征及抗冲刷性能,优选出了适用于不同土质和土层黄土的最佳固化剂掺量及掺入厚度。通过逐步回归分析法建立的土壤侵蚀量预测模型,阐明了EN-1离子型固化剂对坡面土质的加固机理。论文所取得的主要结论如下:1、EN-1固化剂可降低土壤水分的有效性,固化剂掺量越高,影响越大。其中,对塿土水分有效性的影响略大于黄绵土,对上层土壤(0-30 cm土层)水分有效性的减弱作用明显高于下层土壤(30-100 cm土层)。固化剂掺量大于0.15%后,有利于改善塿土和0-30 cm黄绵土土壤结构性能,掺量0.20%对土壤结构的优化效果最为显着;掺量大于0.01%时,有利于提高土壤结构稳定性,掺量0.15%效果最为显着。在黄绵土30-100 cm土层中,固化剂优化了土壤结构、提高了土壤结构稳定性,掺量0.01%时土壤结构最优,掺量0.20%时结构稳定性最优。2、固化剂掺量在0.10%~0.15%时,塿土和黄绵土均具有最大的土壤入渗能力。固化剂明显提高了土壤的抗崩能力,较高掺量(≥0.15%)对塿土抗崩性能的提高效果更为明显,而适中的掺量(0.10%)则更适合黄绵土抗崩性能的提高。固化剂掺量越高,土壤有机质含量越高,pH值越低。3、路基边坡土壤加入固化剂后,增加了坡面流平均流速,降低了坡面流侵蚀动力,坡面流态为层流、急流。其中,固化剂掺量对黄绵土坡面流速的增加效果大于塿土,对塿土坡面流态的影响较大,对黄绵土坡面流态影响较小。固化剂的掺入降低了黄土坡面的产流量和产沙量,掺量0.10%时降低效果最为显着。固化剂掺量对塿土边坡产流量和产沙量的影响效果大于黄绵土,对0-30 cm土层的边坡产流量影响效果大于30-100 cm土层,而对边坡产沙量的影响效果与之相反。4、在塿土中,EN-1掺入厚度为15 cm的固化土边坡坡面流速最大,20 cm最小;在黄绵土中,掺入厚度10 cm的固化土边坡坡面流速最小,20 cm最大。不同掺入厚度时的塿土和黄绵土坡面流态均为层流、急流。10 cm厚度时坡面流雷诺数和阻力系数最大,弗洛德数最小;20 cm厚度时雷诺数和阻力系数最小,弗洛德数最大。掺入厚度越大,塿土坡面产流量越小,黄绵土坡面产流量越大,20 cm厚度固化土边坡产沙量最低,坡面最稳定。5、利用逐步线性回归分析法建立的土壤侵蚀量预测模型能较好的评价黄土路基边坡土壤的可蚀性,预测土壤侵蚀量,阐明固化剂对不同土质边坡的加固机理。在塿土0-30 cm土层,固化剂通过增加土壤的饱和导水率和毛管饱水稳性团聚体含量,减小土壤静水崩解速率加固边坡;在塿土30-100 cm土层,固化剂通过增加土壤的有机质含量,降低土壤的饱和含水量加固边坡;在黄绵土0-30 cm土层,固化剂通过降低土壤的静水崩解速率和pH值加固边坡;在黄绵土30-100 cm土层,固化剂通过降低土壤的静水崩解速率和饱和含水量,增加风干土水稳性团聚体含量加固边坡。综合EN-1离子固化剂掺量对黄土边坡土壤的水分有效性、结构性、入渗性、抗崩性、肥力、酸性及抗冲刷性能的影响后,建议在黄土地区路基边坡坡面防护工程中应用EN-1土壤固化剂时,最佳掺量选择为0.10%左右,掺入厚度选择为20 cm时即可显着提高黄土路基边坡坡面土壤抵抗径流冲刷的能力,防止因坡面侵蚀破坏而引起的边坡失稳。(本文来源于《中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）》期刊2010-06-05）
张丽萍,张兴昌,孙强[9]（2009）在《2种离子固化剂改善黄土抗剪强度和抗渗性的研究》一文中研究指出为了探讨CONAID和LUKANG 2种离子固化剂的固土性能及其影响因素,对不同固化剂掺量、养护龄期、压实度和含水率的固化黄土进行了直剪试验和渗透试验。研究结果表明:随着固化剂掺量、养护龄期和压实度增大,2种固化土的内摩擦角和黏聚力呈上升趋势,渗透系数呈下降趋势,且规律比较接近。其中LUKANG固化剂对黄土抗剪强度和抗渗性的改善效果优于CONAID固化剂。建议在施工过程中选用LUKANG固化剂,掺量宜取0.01%。为了达到更好的抗剪和抗渗效果,应尽量延长固化土的养护龄期,增加压实度。(本文来源于《节水灌溉》期刊2009年05期）
离子固化剂论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
采用不同浓度离子固化剂对天然钙蒙脱土进行改性处理,开展素土与改性土在相对湿度(P/P0)0.01～0.95区间的水汽等温吸—脱附试验,通过持水速率曲线、晶层d001演化曲线及红外光谱特征峰解析蒙脱土吸附水进程中主控因素的演化规律,据此提出水合状态变化的界限相对湿度区间,在此基础上,分别从阳离子水化能和晶层表面水合能角度,建立了离子固化剂改性蒙脱土微观持水方程。试验结果表明:对于钙蒙脱土,在0<P/P0<0.15～0.2,阳离子与水分子结合形成单层"水化壳";在0.15～0.2<P/P0<0.45～0.5,阳离子形成2层"水化壳";当0.45～0.5<P/P0<0.8～0.9,晶层基面进一步吸附水分子形成2层完整水化膜。在极高吸力段(ψ>200 MPa),蒙脱土持水能力只受控于层间阳离子水化作用,而在中高吸力段(15 MPa<ψ<200 MPa),晶层基面与水之间的分子作用力是影响蒙脱土表面水合能及持水性状的主要因素。在特定吸力范围内,离子固化剂通过改变相应的物化性质参数(阳离子交换量、比表面积)从而弱化蒙脱土持水能力。基于微观水合机制所构建的持水方程能够很好预测本次试验及文献报道的数据结果,不同吸力段的持水模型可量化表征离子固化剂对蒙脱土吸附水性状的调控机理。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
离子固化剂论文参考文献
[1].徐菲,蔡跃波,钱文勋,韦华,庄华夏.脂肪族离子固化剂改性水泥土的机理研究[J].岩土工程学报.2019
[2].黄伟,刘清秉,项伟,张云龙,王臻华.离子固化剂改性蒙脱土吸附水特性及持水模型研究[J].岩土工程学报.2019
[3].黄伟,项伟,刘清秉,DAO,Minh-huan,王臻华.离子固化剂改性蒙脱土水合-孔隙关联演化机制[J].岩土力学.2018
[4].王凤华.基于掺砂膨润土的离子固化剂加固机理研究[D].中国地质大学.2018
[5].黄伟.黏土水合机制及离子固化剂改性机理研究[D].中国地质大学.2018
[6].楼蓉蓉,刘顺昌.ISS离子固化剂改性膨胀土试验研究[J].江西建材.2016
[7].刘月梅,张兴昌.EN-1离子固化剂对黄土性土壤持水、供水等水分特征的影响[J].土壤通报.2014
[8].单志杰.EN-1离子固化剂加固黄土边坡机理研究[D].中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）.2010
[9].张丽萍,张兴昌,孙强.2种离子固化剂改善黄土抗剪强度和抗渗性的研究[J].节水灌溉.2009
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