5.生物能源副产品木质素加固土体研究进展_刘松玉(3)

提高，但目前几乎没有规定ＵＣＳ及压实度的相关标准，各文献建议最优掺量也相差较大，同时关于木质素加固土的压实度和加州承载比（等评价标准ＣＢＲ）的文献报道也较少。因此，从中国生物能源副产品回收再利用的角度出发，需要建立相关有机副产品固化路基土的标准，明确固化土满足设计要求的压

素用于阿根廷布宜诺斯艾利斯地区两处野生动物保护园内道路加固和路面扬尘处理。现有研究大多以室内试验为主。评价木质素加固土体性能的试验主

等：生物能源副产品木质素加固土体研究进展第８期　　　　　　　　　　刘松玉，实度、ＵＣＳ和ＣＢＲ等限值。

水稳性表明了材料在水的作用下保持其自身性能的能力。土体经过固化改良后长期遇水会出现二

表３

５

次吸水泥化现象，这是工程中必须解决的问题之一，良好的道路基层必须具备较好的水稳性。表３总结了国外相关木质素固化土的水稳试验。

木质素加固土体水稳试验

ＴｅｓｔｓｏｎＬｉｎｉｎＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＳｏｉｌ．３ＳｏａｋｉｎＴａｂ　　　　ｇｇ　

试验方法

土类

添加剂木质素

半浸泡

粉砂

磺酸盐１木质素磺酸盐２木质素磺酸盐１

２．９　

４．８１

ｉｎ１５ｍ

５．０　

６６．

２．９　

５．５

１５ｍｉｎ

添加剂含水率／掺量／％

％

木质素磺酸盐１固化土表现出较好的水稳在浸水条件下，

，、与浸水１性，其标准养护２５ｍｉｎ后ＵＣＳ值为３５２３ｋＰａ

８ｄ　；浸水前相差仅６木质素磺酸盐２固化土浸水１Ｐａｉｎ２５ｋ５ｍ，后，几乎完全“崩解”ＵＣＳ值为０。

木质素磺酸盐１的强度提高能力最好，７种非传统固化剂中，

、浸水水稳性仅次于水泥、石灰和石油乳剂。标准养护２８ｄ，。与浸水前相差２１５ｍｉｎ后ＵＣＳ值为４７８５ｋＰａＰａ５３７ｋ　　

１７．７１７．７１７．７

７ｄ

低塑性粘土

木质素Ｂ２．０　１　

１７．７

５ｍｉｎ～７ｄ

，浸水７ｄ后，木质素Ｂ加固土基本完全“崩解”没有任何强度；木质素Ａ固化土仅有极少量“崩解”现象。

，经过木质素Ａ固化土在养护１ｄ下的ＵＰａＣＳ值约为４００ｋ；木质素Ｂ固化土Ｕ７ｄ浸泡后ＵＰａＣＳ值在ＣＳ值约为７５０ｋ。浸水前后基本没有变化，约为４Ｐａ１０ｋ

文献］［１５文献［］］１７１９～［

文献［］１８文献［］１４

浸泡时间

主要研究结论

来源

半浸泡低塑性粘土

完全浸泡

低塑性粘土低塑性粘土低塑性粘土

木质素Ａ０２．１　木质素Ｂ０２．　　１木质素Ａ２．０１　

半浸泡

木质素磺酸盐２是２种不同类型注：半浸泡指测试土样横向放置于水中，水面高度为试样横截面直径的一半；木质素磺酸盐１为粉末状，

，的木质素衍生物；木质素Ａ为造纸厂副产品“黑液”木质素Ｂ为乙醇加工厂副产品，呈粉末状。

３９

对木质素磺酸铵盐加固低交通ｅｎｅｌｌ　　Ｐｇｙ等

容量路基膨胀土进行了试验研究，认为固化土的膨［０］

研究了木质素混胀性得到有效控制。Ｐｌａ等４ｕａｐｐ

合硫酸盐改良粘性土的强度、弹性模量和膨胀性等

［］

基本特性，结果表明固化土较素土工程特性有显著

［１］

研究了木质素磺酸盐加固分散提高。Ｖｏｄ等４ｉｎ

性土的抗侵蚀特性和应力－应变特性，认为副产品木质素磺酸盐在提高土体抗侵蚀能力方面可有效替代水泥等传统固化剂，随着掺量增加，土体产生侵蚀的临界剪切应力逐渐增大，侵蚀系数逐渐减小。当木临界剪切应力为２质素磺酸盐掺量为０．７６％时，，与２．ａ０％掺量的水泥固化土相当。图３为木质ｋＰ

素固化土应力－应变关系，图３中：ＬＳ为木质系磺酸盐，Ｃ为水泥；ε为应变。

图３中素土的破坏应变约为６．各掺量下０％，木质素磺酸盐固化土的破坏应变与素土基本相同，而２．０％掺量下水泥固化土的破坏应变约为２．０％，土体表现出明显的脆性特征。这一现象说明生物能源副产品木质素在固化土体的同时，不改变土体的脆性特征。

通过以上文献总结，笔者认为木质素加固土体性能评价标准存在以下不足：

（虽然无侧限抗压强度试验和水稳试验是评１）

价固化土性能的主要标准且被广泛应用，但木质素掺量、养护条件和浸水时间等因素对试验结果影响

较大。

（）现有试验均为室内试验，缺少木质素加固地２

基土的现场试验评价以及实际交通动荷载下地基土的响应特征研究。

（缺少其他地基土加固性能评价试验，如３）

回弹模量试验等，需进一步健全木质素ＣＢＲ试验、

固化土性能评价标准。

图３

木质素固化土应力－应变关系

Ｆｉ．３ＳｔｒｅｓｓａｉｎＣｕｒｖｅｓｏｆＬｉｎｉｎＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＳｏｉｌｓｔｒ　　　　　－ｇｇ

４木质素加固土的强度特性

ＵＣＳ是表征木质素固化土强度特性的重要指标之一。固化土Ｕ如固化剂的ＣＳ受众多因素影响，种类与掺量、含水量、养护条件和龄期等。表４总结了国外相关木质素固化土ＵＣＳ的研究成果。

通过有关木质素固化土无侧限抗压强度的文献研究可得：

６

中　国　公　路　学　报　　　　　　　　　　　　　　２４年０１

表４

木质素固化土的ＵＣＳ特性

Ｔａｂ．４ＵＣＳＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＬｉｎｉｎＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＳｏｉｌ　　　　　ｐｇ

土体类型

试验简述

直径１含水率５％；在２试样高１０２ｍｍ；２℃，５２ｍｍ，２．

粉砂

相对湿度４分别养护７，进行ＵＣＳ０％的条件下，２８ｄ后，试验。

试样高１低塑性粘土（直径１试样和０２ｍｍ；５２ｍｍ，ＣＬ）

粘性土

在２相对湿度４养护２进行２．２℃，０％的条件下，８ｄ后，ＵＣＳ试验。

，含水率分别取最优试验土样为低塑性粘土或Ａ６（８）－含水率加４％，试样最优含水率和最优含

水率减４％；高、直径均为５相对湿度４在２５℃，０％的条件１ｍｍ；下，分别养护１，进行Ｕ７ｄ后，ＣＳ试验。

主要结论

固化土强度较素土有显著提高；木质素磺酸盐固化土养护２通过２．５．０％８ｄ强度约是７ｄ强度的２倍；９％，和８．建议木质素磺酸盐的最０％三种掺量下强度对比，优掺量为５％。

木质素磺酸盐较其他６种非传统固化剂对低塑性粘土掺量下的强度对比，建议木质素磺酸盐的最优掺量为５％。

木质素Ａ在低含水率条件下固化土强度更高、木质素养护龄期对木Ｂ在高含水率条件下固化土强度更高；

质素Ａ固化土强度影响较大；通过１％，１２％３％，６％，和１发现１５％五种掺量下强度对比，２％掺量下固化土强度出现峰值，建议木质素磺酸盐的最优掺量为１２％。

］文献［４２文献［］］１０７２～［］文献［１５］文献［１４来源

高塑性粘土（试样含水率分别为１通过３．９％和２２．２％；的强度提高最为显著，５．０％和８．０％三种４．４％，ＣＨ）

爱荷华低塑性粘土

粉砂

试样高１塑封、直径５木质素固化土强度反而降低，０ｍｍ；２０℃下养护７，０．５％和５．０％掺量下，００ｍｍ，。２８ｄ

２．０％掺量固化土强度与素土基本相同。

相同条件下，不同类型木质素固化土Ｕ１）ＣＳ　　（

［７２０］－

研究发现造变化规律并不相同。如Ｃｎ等１ｅｌａｙ纸厂“黑液”木质素Ａ固化爱荷华低塑性粘土强度高于乙醇加工厂副产品木质素Ｂ，但２种副产品固化土强度均小于粉煤灰固化土强度。笔者针对这一结论，对粉末状木质素加固南通粉土进行了相结果与上述结论不尽相同，关Ｕ木质素固ＣＳ试验，化南通粉土强度高于粉煤灰固化土强度。上述分析表明，木质素种类和加固土体类型均会影响改良效果。

（）一定范围内，木质素固化土Ｕ２ＣＳ随掺量增加而增加，超过这一范围，木质素固化土ＵＣＳ随掺］，［］］，［量增加反而有所降低。文献［中将固５１７１４１化土ＵＣＳ峰值对应的木质素掺量建议为最优掺量。对于爱荷华低塑性粘土，最优掺量为１０％；Ｔｉｎｌｅ２．ｇ

３５］

，建议木质素最优掺量为５．等［图４，但对５）０％（

于江苏南通粉土，木质素固化土强度无明显峰值变化。上述现象说明对于不同类型的加固土，其木质素最优掺量也不同。

（）含水量、养护条件和龄期等对固化土Ｕ３ＣＳ

影响显著，但最优掺量基本不受这些因素影响。（）尚需进一步研究木质素类型及掺量对固化４

土强度的影响规律，明确木质素加固土体的基本固化机理。

５木质素加固土的抗侵蚀特性研究

内部裂纹破坏和表面裂纹破坏是大坝和路堤等

图４

不同含水率下木质素固化土强度变化规律

Ｆｉ．４ＳｔｒｅｎｔｈＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆＬｉｎｉｎＳｔａｂｉｌｉｚｅｄ　　　　ｇｇｇ