活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭混合后改善石膏土塌陷特性

　　石膏质土壤(也称为石膏质土壤)含有大量的石膏水合硫酸钙(CaCO4·2H2O)。任何非饱和土壤，在有或没有额外负载的情况下，都会发生颗粒的彻底重新排列以及体积的巨大变化，这就是可塌陷土壤的特征。这项研究包括在石膏土中添加化学物质以改善其塌陷特性。使用颗粒活性炭和粉末活性炭研究了石膏土的塌陷行为。

　　土壤化学混合

　　根据土壤样品的干重百分比，用于生产各种组合的混合物的材料量与方便的情况相对应，并提高了测试结果的准确性。为了获得均匀的混合物，将所需量的材料与土壤样品彻底混合。将预定量的材料加入土壤中并在干燥状态下充分混合，直到混合物的质地和颜色看起来均匀，然后加入所需量的蒸馏水(土壤样品干重的3%)，彻底重新混合。期间完成后，通过使用里程计装置(单塌陷测试)进行实验程序。

　　不添加材料的可折叠测试结果

　　一个典型的反应，其中使用25kPa的压力来创建初始条件。通过在压实模具中轻轻捣实样品，在现场将样品制备成干单位重量为14.63kN/m3。为了获得符合标准的坍塌试验样品，土壤样品从初始条件逐渐加载，直到其在固重计装置中达到200kPa的垂直应力。然后将土壤样品在水中浸泡24小时。由于浸泡过程，在200kPa应力水平下观察到额外的沉降。测试继续进行更多的装载和卸载，就像在传统的合并中一样。土样的塌陷电位(CP)等于7.21，如图1所示，根据倒塌试验结果土壤被归类为中度严重。

　　图1：天然土壤的单次塌陷试验结果。

　　加入粒状活性炭混合

　　颗粒活性炭是一种比粉状活性炭粒径更大的碳，通常用于过滤水和空气中的污染物等。由于其成本低、吸附效果好，被用于各种流行的处理领域。活性炭以5%、10%和15%的百分比添加到土壤中，结果表明增强效果如图2所示。添加5%活性炭改善的石膏土单次塌陷试验结果表明，塌陷率已降低至5.55%，而添加10%活性炭处理的样品在200kPa压力下的孔隙比从0.610降低到0.610至0.532，导致崩盘可能性降低至4.7%。土样经15%活性炭处理后孔隙比由0.596变为0.516，坍塌潜力降至4.9%。由于具有微孔的活性炭的物理机制为良好的吸附提供了理想的环境，由于吸附材料可以同时与多个表面相互作用，活性炭吸附了一些石膏盐，降低了塌陷潜力。

　　图2：用(5、10、15%)粒状活性炭处理的土壤的塌陷测试结果。

　　加入粉末活性炭混合

　　粉末活性炭是颗粒活性炭材料的更精细版本。粉末活性炭由粉碎或粉末状的碳颗粒组成，其中95-100%通过网状过滤器。可通过80目(0.177毫米)筛网的颗粒具有出色的吸收性、低磨损和高密度。图3说明了对用10%粉末活性炭处理的石膏土样品进行的单次塌陷试验的结果，其中在200kPa的压缩下，孔隙比从0.616变为0.549，将塌陷潜力降低到4.1%。处理过的样品中塌陷潜力的降低可以通过粘合剂中的紧密结合来解释。处理过的样品中塌陷潜力的降低可以通过粘合剂的作用来解释。由于小颗粒与石膏颗粒结合，它们比具有更大粒径的活性炭更好地限制了水的影响和填充土壤中的孔洞。

　　图3：用10%粉末活性炭处理的土壤的塌陷试验结果。

　　活性炭混合后改善石膏土塌陷特性究了对湿陷性土(石膏土)进行了多项实验，将其与以各种方式和百分比混合的各种附加材料混合颗粒活性炭(5%、10%和15%)、粉末活性炭(10%)以研究坍塌电位(CP)。发现当向土壤样品中添加10%的颗粒活性炭时，会导致坍塌电位(CP)降低约(23%)。然后，坍塌电位(CP)随着添加剂的增加而增加。用这种材料改良土壤的最佳百分比是10%。如果将粉末活性炭增加到10%会导致塌陷电位(CP)降低43%，表明添加剂将土壤从中度严重情况变为中度情况，但是粉末活性炭可覆盖石膏颗粒并填充土壤中的空隙。

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