刘建华
齐鲁工业大学菏泽校区 山东省菏泽市 274000
摘要：作为新型水溶性高分子固化材料，SH具有较好的发展前景。本文在探讨SH加固黄土的强度特征时，采取了多种试验方法，如单轴抗压强度试验、扫描电镜与X射线相结合、红外光谱及比表面与微孔隙分析的方式等，进而对固化材料的固化机理进行进一步探究。最终得出：SH加固黄土的强度与SH的掺量之间并非线性关系，但会随之增大而有所增加；在后期，SH的固化黄土强度较高。将SH加入黄土中，可降低其压缩性和湿陷性。SH可打破黄土的结构，提高其颗粒间的联结性。
关键词：高分子材料；黄土加固；抗压强度；添加剂
我国的黄土大都分布在西北和华北等区域，由于天然黄土的工程性质不佳，因此在进行经济建设或开展生态环境改善工程时，都需对该黄土采取加固处理。在实际工程中应用黄土时，常常会由于其具有的缺点，而受到各种局限，在此基础上，人们研制成功了一种新型的水溶性高分子固化剂，如SH，其具有较强的亲水性，可无限溶解于水中而形成溶液，具有较好的耐水性。为了进一步了解该新型固化材料，本文对SH固化黄土强度试验及机理进行了探究，内容如下。
1.SH固化黄土强度试验
1.1试验材料
选取的试验试件为某市的黄土，其湿陷性特征较为明显。SH中含有的固体质量占据黄土质量的百分数为6%。
1.2试件制备及养护
采取黄土将试件风干，并进行粉碎，使其直径不大于0.5mm，将空白水样及具有不同含量的SH加入其中，并进行搅拌浸润，第二天采取小型的击实试验方法，在特定的模具中对其进行成型、脱模处理。最后将试件置于通风高燥处。
1.3试验方法
（1）抗压强度试验。在对固化试件的单轴抗压强度进行测试时，可采取WE-30型号的液压式万能材料试验机进行，了解固化剂掺量不同时，SH加固土强度的变化情况。（2）X射线衍射试验。所谓X射线衍射（XRD），从基础层面来分析，即为物相定性分析的关键方法。采用Rigaku RINT 2100X射线辐射仪对黄土以及固化黄土样品开展深层次分析。
2.试验结果分析
2.1 SH加固黄土的强度特点
将不同配比的SH加入到黄土中，可得出固化试样的无侧限抗压强度情况，即添加少量的SH，可得出其强度具有明显提升趋势。为了达到在控制工程造价的基础上，保障加固黄土的质量，可通过试验得出新型固化材料SH与固化土强度之间的关系，即固化黄土强度与SH的掺量相关性较好。为此，在具体施工中，需首先选取土样，并结合配比进行新型固化材料的固化强度试验，从而得出SH的掺量与固化黄土强度之间的经验关系。在施工中，也可根据预设的加固土强度，得出SH的掺量。
2.2 SH对黄土微结构的影响分析
试验试件：黄土0＃试样、SH、SH加固黄土试样。
2.2.1 XRD
根据黄土的XRD曲线图可知，黄土主要具有长石、方解石、石英及伊利石等成分。对比黄土及黄土固化后的XRD曲线图可得出，两者的图形基本相同，固化后的衍射曲线未产生新峰，即未出现新的物相。由此可知，采取SH固化黄土时，两者发生相互作用，但无化合生成物产生。
由黄土及SH固化黄土试样的面间距数值可知，不管是低角度区或者高角度区，入射角相同时，掺杂固化材料SH的具有相对较小的面间距，土颗粒之间联结较为紧密，土体固化效果也较好。
2.2.2 EDS
分析黄土及加入固化材料SH后的黄土试样表面成分分布情况可知，加入SH后，由于SH固化材料为高分子化合物，具有相对较大的分子量，且其碳氢主链可与一些活性基团相连接，因此氧的含量相对降低。而其表面的碳含量则明显升高，表明SH与黄土颗粒的表面发生了结合。
2.2.3SEM
采取SEM的试验方式，可得出多张显微图片，并总结出黄土的结构为粒状镶嵌接触结构或粒状架空结构，具有较为清晰的颗粒及孔隙，且其中具有粘土矿物、碳酸钙及腐殖质等胶结物。采取SH对其进行加固后，可得出土颗粒的表面附着有SH，其直径不断增大，具有较为模糊的边缘，且有一些丝状的胶结联结存在于空隙内。
3.SH固化机理探析
（1）SH在黄土中，可与碱土金属离子产生置换反应，从而将土粒表面的阳离子置换出来，使双电层的厚度大大降低，进而减小其电势，使土颗粒之间具有较大的吸引能，并使其更加聚集、凝结。（2）将SH作用到黄土中，可借助高分子链连接相邻的土颗粒，由于高分子链之间互相联结、缠绕，因此，该黄土则在空间上成为一个整体的网状结构，可对黄土进行加固。（3）SH高分子链上及硅酸盐的表面上分别具有羧基和羟基，两者相互作用形成氢键，氢键随着SH量的增加而逐渐增多，从而极大的降低了游离羟基的量。氢键可使SH与黄土之间形成稳定的结构。（4）SH高分子链具有水溶性，其水溶液与土粒表明接触时，链上的氢键及强电荷则会吸附到土粒表面上，使羟基和羧基等极性基团面向土粒，疏水基团则朝向相反方向，从而使SH高分子链发生扭转。亲水的极性基团与土粒相互作用形成的长链，是不溶于水的，而疏水性基团的存在，可避免外来水的入侵，从而保障土体的稳定，降低水的浸润损害作用。
4.结语
综上，本文首先采取试验方式，探究了新型高分子材料SH加固黄土强度的问题，并结合FTIR、EDS等现代化的分析方式，对固化黄土的机理进行了进一步探讨。最终得出：SH具有较好的应用性能，少量的SH即可将黄土固化，且随着养护时间的增长而具有较好的固化黄土强度。SH应用到黄土的加固过程中，可降低其压缩系数和湿陷性。此外，SH与黄土之间产生物理化学反应，从而可在其表面形成膜性能的网络。
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作者简介：刘建华（1999-03-04），男，汉族，籍贯：山东省泰安市，学历：本科，研究方向：高分子