纳米材料改性土壤力学性质的研究综述
2021-04-04郭李娜张永波吴艾静
节水灌溉 2021年3期
郭李娜,张永波,段 清,时 红,吴艾静
(1.太原理工大学水利科学与工程学院,太原030024;2.太原理工大学环境科学与工程学院,太原030024)
土壤改性是指在土壤中添加改性剂以改善土壤的理化性质。传统的化学改性剂包括水泥、石灰、粉煤灰、沥青材料和水玻璃等,新型改性剂包括纳米材料、酶、树脂、酸、硅酸盐、离子和木质素衍生物[1-6]。人们研究发现传统改性剂和新型改性剂均对土壤的力学性质有所改善。其中,纳米材料作为环境友好添加剂[7,8],在土壤改性方面有十足的潜力。
纳米颗粒是指颗粒尺寸在纳米量级的超细材料,微粒尺寸一般为1~100 nm。由于纳米颗粒具有极高的比表面积(SSA)和带有电荷的活性表面,因此纳米颗粒与其他土壤成分(包括液相、阳离子、有机质和黏土矿物)相互作用非常活跃,因此即使添加很小的剂量,也能显著影响土壤的微观结构和物理、化学及工程性质[8]。
近年来,人们已经通过一系列措施证明了纳米材料在岩土工程上的潜在意义。然而,据前人研究,纳米材料的掺入对土壤力学性能的影响是不统一的,适量地添加材料可增加土壤的液限和塑限,减小填埋场、储油罐垫层以及泥浆墙的渗透性,而过量的掺量则对土壤的液相或渗透系数有消极影响[9]。纳米材料对土壤力学性质的改性效果可能随着土壤类型和材料的掺量而改变。因此,对纳米材料改性土壤的机理、纳米材料类型和掺量对不同类型土壤力学性能影响的综述研究是十分有必要的,研究为改性土壤材料种类的选择、材料掺量的确定提供了参考和理论依据。……
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