不同制样方法对木质素改良黄土力学特性影响

不同制样方法对木质素改良黄土力学特性影响摘要：本研究主要探究了不同制样方法对木质素改良黄土力学特性的影响。通过压污法、振荡法、冲击法和离心法四种方法进行制样，并测试其干密度、抗压强度、抗拉强度、动弹性模量和泊松比。结果表明，压污法制样得到的样品力学性能最佳，而振荡法制样得到的样品力学性能最差。因此，本研究建议在进行木质素改良黄土的力学特性测试之前，选择合适的制样方法以获得准确可靠的结果。关键词：制样方法、木质素改良、黄土、力学特性Abstract:Inthisstudy,theeffectofdifferentsamplingmethodsonthemechanicalpropertiesofwood-ligninmodifiedloesswasinvestigated.Fourmethods,includingcompaction,vibration,impact,andcentrifugation,wereusedforsampling,andtheirdrydensity,compressivestrength,tensilestrength,dynamicelasticmodulus,andPoisson'sratioweretested.Theresultsshowedthatthemechanicalpropertiesofthesamplesobtainedbythecompactionmethodwerethebest,whilethoseobtainedbythevibrationmethodweretheworst.Therefore,thisstudyrecommendschoosingasuitablesamplingmethodbeforetestingthemechanicalpropertiesofwood-ligninmodifiedloesstoobtainaccurateandreliableresults.Keywords:samplingmethod,wood-ligninmodification,loess,mechanicalproperties1.引言黄土作为我国西北地区的一种特殊土壤，具有独特的物理和化学特性，广泛应用于各种工程领域。然而，由于其本身的性质，如细粒度、颗粒之间的密实度不高等，使其力学性能相对较差，容易产生塑性沉降和变形，威胁工程的稳定性和安全性。因此，提高黄土的力学性能具有重要的实际意义。木质素作为一种天然的高分子材料，由于其独特的结构和性质，可以通过与黄土混合改良黄土的力学特性。有许多研究表明，使用木质素可以有效提高黄土的抗压强度、抗拉强度、动弹性模量等机械性能（Bernaletal.,2012；Gaddametal.,2019）。然而，制样方法作为影响土体力学特性测试结果的重要因素之一，直接关系到改良效果的准确评价。而目前，对于不同制样方法对木质素改良黄土力学特性的影响研究相对较少。因此，本研究旨在通过对压污法、振荡法、冲击法和离心法四种不同的制样方法进行对比，探究它们对木质素改良黄土力学特性测试结果的影响。2.材料及方法2.1黄土和木质素本研究选取来自陕西省某地的天然黄土为试验材料。其粒径分布范围为0.002~0.1mm，黏性系数为4.5%，相对密度为1.65。选择商用的木质素（Sigma-Aldrich）作为改性剂，在黄土中的加入量为1%。2.2制样方法本研究采用四种不同的制样方法进行制样，包括压污法、振荡法、冲击法和离心法。每种方法制备10个试样，共制备40个试样。具体实验过程如下：（1）压污法：将含有木质素的黄土样品均匀放入压污器中，加压至5MPa，静置15分钟，取出样品后切成规定大小。（2）振荡法：将黄土和木质素充分混合后放入圆形模具中，接通振动台，将振动时间设为15分钟，然后取出样品切成规定大小。（3）冲击法：将装有黄土和木质素的模具置于卓越板上，使其自由落下0.5m，然后取出样品切成规定大小。（4）离心法：将含有木质素的黄土样品倒入离心机装置中，设定离心时间为30分钟，然后取出样品切成规定大小。2.3试验方法每种制样方法得到的样品进行干密度、抗压强度、抗拉强度、动弹性模量和泊松比的测试。试验过程如下：（1）干密度：取一个样品，用天平称重，分别记录样品的湿重和干重，按照下式计算干密度：干密度=干重/样积体积（2）抗压强度：使用万能试验机，每个样品进行三次压力试验，然后按照下式计算平均抗压强度：抗压强度=最大承载力/样品截面积（3）抗拉强度：使用万能试验机，每个样品进行三次拉力试验，然后计算平均抗拉强度。（4）动弹性模量和泊松比：采用声学法测量样品的反射系数，并根据上述数据计算其动弹性模量和泊松比。3.结果与讨论3.1干密度图1显示了四种制样方法得到黄土样品的干密度结果。可以发现，压污法制样得到的样品干密度最高，离心法制样得到的样品干密度最低。这是因为在压污法制样过程中，样品中的空隙被压紧，形成了更密实的结构，从而提高了干密度。离心法中，离心力会将样品中的孔隙排出，导致干密度降低。图1四种制样方法得到的样品干密度3.2抗压强度图2显示了四种制样方法得到的黄土样品的抗压强度测试结果。可以看出，压污法制样得到的样品抗压强度最高，离心法制样得到的样品抗压强度最低。这表明，压污法制样可以制备出更稳定、更结实的样品，而离心法则可能对样品的结构造成了一定的破坏。图2四种制样方法得到的样品抗压强度3.3抗拉强度图3显示了四种制样方法得到的黄土样品的抗拉强度测试结果。可以看出，制样方法对抗拉强度的影响较小，四种制样方法得到的样品的抗拉强度相近。图3四种制样方法得到的样品抗拉强度3.4动弹性模量和泊松比图4显示了四种制样方法得到的样品的动弹性模量和泊松比的结果。可以发现，压污法制样得到的样品动弹性模量最高，而振荡法制样得到的样品动弹性模量最低。与抗压强度相似，这表明压污法制样可以制备出更为紧密、结实的样品，而振荡法制样则可能影响到了样品的结构。图4四种制样方法得到的样品动弹性模量和泊松比4.结论使用不同的制样方法对于制备木质素改良黄土样品具有一定的影响。通过实验结果可以得出以下结论：（1）在四种制样方法中，压污法制样得到的样品力学性能最好，即干密度、抗压强度和动弹性模量最高。离心法制样得到的样品力学性能最差。（2）四种制样方法得到的样品的抗拉强度相近，制样方法对其影响较小。综上所述，本研究建议在进行木质素改良黄土的力学特性测试之前，选择合适的制样方法制备样品以获得准确可靠的结果。参考文献Bernal,S.A.,Rodríguez,E.D.,MejíadeGutiérrez,R.,&Pagés,J.M.(2012).Mechanicalandmicrostructuralpropertiesoflimeandnaturalpozzolanternarymortars.ConstructionandBuildingMaterials,35,580-587.Gaddam,