化学老化生物炭对土体膨胀性和压缩性的影响及其机制

作     者：殷悦 顾凯 卢宇 沈征涛 施斌 YIN Yue;GU Kai;LU Yu;SHEN Zhengtao;SHI Bin

作者机构：南京大学地球科学与工程学院南京210023 

出 版 物：《高校地质学报》 (Geological Journal of China Universities)

年 卷 期：2023年第29卷第6期

页      面：894-901页

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重点研发计划课题子课题(2020YFC1808004,2019YFC1509901) 国家自然科学基金面上项目(41977217) 陕西省重点研发计划子课题(2020ZDLSF06-03)联合资助 

主　　题：生物炭 化学老化 膨胀土 膨胀性 压缩性 

摘      要：近年来,生物炭作为一种绿色环保的土体改性材料逐渐得到应用。土中的化学环境会改变生物炭理化性质,从而影响改性土体的体变特性。为掌握化学老化生物炭对膨胀土膨胀性和压缩性的影响,采用柠檬酸酸化法模拟木质生物炭在植物有机酸作用下的化学老化,并借助微观结构分析(扫描电镜和傅里叶红外光谱)对其机理进行了解释。结果表明:(1)生物炭老化作用对土体膨胀性的影响与生物炭粒径和掺量有关。当生物炭粒径较小时(0.25 mm),化学老化仅能进一步增强高掺量生物炭对膨胀土膨胀性的促进作用;而随着生物炭粒径的增加(0.25~1 mm),这种影响在低掺量条件下也会出现;(2)生物炭改性膨胀土压缩性对生物炭化学老化不敏感,其对生物炭掺量和粒径的变化较为敏感。生物炭加入膨胀土后可以显著降低其压缩性,并且这种降低随着生物炭掺量的增加和粒径的减小变得更加显著;(3)化学老化通过改变生物炭的比表面积和官能团数量影响膨胀土的亲水性,进而改变膨胀性;而外部荷载对膨胀土的压缩主要体现在孔隙的压密上,因此土体压缩对生物炭的化学老化不敏感。