阿拉伯树胶改性预崩解炭质泥岩路用性能及改性机制

来源：中国血液净化杂志2023年第10期北京时间：

作者：曾铃, 余慧聪, 高乾丰, 查焕奕, 祖宇轩, 卞汉兵

单位：1. 长沙理工大学 桥梁工程安全控制教育部重点实验室, 湖南 长沙 410114;2. 长沙理工大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410114;3. 长沙理工大学 交通运输工程学院, 湖南 长沙 410114;4. 长沙理工大学 国际工学院, 湖南 长沙 410114;5. 里尔大学 土木工程与岩土环境工程实验室, 诺尔 里尔 59000"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52078067, 52078066, 51838001, 52008041); Youth Scientific and Technological Innovation Talents of Hunan Province (2020RC306); Outstanding Innovative Youth Training Program of Changsha City (kq2206030); Natural Science Foundation of Hunan Province (2021JJ40576, 2023JJ10045); Open Fund of Key Laboratory of Bridge Engineering Safety Control by Department of Education (15KB01); Postgraduate Scientific Research Innovation Project of Hunan Province (CX20230874)

摘要：为提升预崩解炭质泥岩路用性能以用作路堤填料，采用阿拉伯树胶对预崩解炭质泥岩进行改性，分析改性后预崩解炭质泥岩的路用性能及改性机制。开展加州承载比（CBR）、回弹模量、无侧限抗压强度（UCS）及单轴抗拉强度试验，研究阿拉伯树胶掺量与养护龄期对改性预崩解炭质泥岩路用性能的影响，并通过崩解性、酸碱度（pH）、电导率、溶解性固体总量（TDS）及Zeta电位试验分析改性前后预崩解炭质泥岩理化特性的变化，结合扫描电镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）与傅里叶变换红外光谱分析（FTIR），探讨阿拉伯树胶对预崩解炭质泥岩的改性机制。研究结果表明：阿拉伯树胶能有效改善预崩解炭质泥岩的路用性能，且随掺量与养护龄期增加，路用性能改善程度逐渐增大；结合经济性考虑，阿拉伯树胶掺量为4%时路用性能改性效果最佳，CBR与回弹模量分别提升495%和427%，UCS与单轴抗拉强度均提升230%以上；掺入阿拉伯树胶可大幅降低预崩解炭质泥岩的崩解率、pH值、电导率、TDS及Zeta电位绝对值，改善预崩解炭质泥岩的水稳性；阿拉伯树胶通过降低预崩解炭质泥岩碱性、提供阳离子与颗粒表面离子发生离子交换并吸附在颗粒表面的方式，优化改性预崩解炭质泥岩内部结构性，通过胶结预崩解炭质泥岩颗粒、填充内部孔洞与孔隙的方式提升黏聚力与整体性，并包覆在颗粒与团聚体表层，阻隔外部环境直接作用。研究结果可为预崩解炭质泥岩再利用提供思路，并为阿拉伯树胶用作其他岩土材料的改性剂提供参考。

关键词：路基工程,预崩解炭质泥岩,试验研究,路用性能,阿拉伯树胶,改性机制

基金资助：国家自然科学基金项目（52078067，52078066，51838001，52008041）；湖湘青年科技创新人才项目（2020RC306）；长沙市杰出创新青年培养计划项目（kq2206030）；湖南省自然科学基金项目（2021JJ40576，2023JJ10045）；桥梁工程安全控制教育部重点实验室开放基金项目（15KB01）；湖南省研究生科研创新项目（CX20230874）