一种膨胀土微波加热改性的方法
阅读说明：本技术 一种膨胀土微波加热改性的方法 (Method for modifying expansive soil by microwave heating ) 是由 姚华彦 鲁建国 张振华 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改性膨胀土。本发明还公开了上述膨胀土微波加热改性的方法,将膨胀土碾碎,进行微波加热,冷却保存。本发明可以在不掺杂任何物料的条件下,显著降低膨胀土的膨胀率,为膨胀土的改良提供了一种新的方法。本发明经济成本低、节约资源、过程简单且实用方便。(The invention discloses modified expansive soil. The invention also discloses a method for modifying the expansive soil by microwave heating, which comprises the steps of crushing the expansive soil, carrying out microwave heating, cooling and storing. The invention can obviously reduce the expansion rate of the expansive soil under the condition of not doping any material, and provides a new method for improving the expansive soil. The invention has the advantages of low economic cost, resource saving, simple process, practicality and convenience.)
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域，尤其涉及一种膨胀土微波加热改性的方法。
背景技术
膨胀土是一种富含蒙脱石等强亲水性矿物，具有吸水膨胀、失水收缩、反复胀缩变形特性的黏性土，其亲水性很强。当土样中含水率较高时，其浸水后膨胀量和膨胀力均较小，而失水后的收缩量和收缩力很大，这类土体对建筑物的危害极大。
而我国是世界上膨胀土(岩)分布范围最广，面积最大的国家之一。自上世纪五十年代以来，我国陆续发现膨胀土危害的地区已达20余个省、市、自治区，几乎涵盖了除南海以外所有陆地，各地的膨胀土虽在物质成分和成因等方面不完全一样，但其共有的膨胀特性是一致的。
现有相关技术多通过膨胀土改性剂，如粉煤灰、水泥、岩粉等对膨胀土的吸水膨胀、失水收缩的特性进行改性，使得膨胀土体不再容易与水分子结合。但会增加成本，降低生产效率，而且可能会造成污染。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种膨胀土微波加热改性的方法，在不掺加任何物料的情况下，使膨胀土矿物成分和分子结构发生变化，改变膨胀土湿胀干缩的特性。
一种膨胀土微波加热改性的方法，将膨胀土碾碎，烘干，采用微波加热至预定时间，冷却备用。
优选地，所述膨胀土中蒙脱石的含量大于30％。
优选地，每1kg膨胀土所用微波加热功率≥2kW，加热时间≥3min。
优选地，每1kg膨胀土所用微波加热功率为W kW，而微波加热时间为t min，则W×t＝A，其中A为常数，A≥20。
即当A为固定值时，则微波加热功率与微波加热时间呈反比。当微波加热功率升高时，微波加热时间减少；当微波加热功率降低时，则延长微波加热时间。
优选地，采用具有排风功能的工业微波炉进行微波加热，微波加热过程将加热所产生的水蒸气排出。
优选地，膨胀土经微波加热后，置于干燥器中进行冷却。
优选地，膨胀土碾碎后过筛，筛网孔径为2mm。
一种改性膨胀土，采用上述膨胀土微波加热改性的方法制得。
本发明具有如下有益效果：
本发明利用工业微波炉对膨胀土进行微波加热，通过改变膨胀土样中的矿物成分或结构，包括粘土矿物中层间结构水的逸出、粘土矿物成分或结构的转变等方式，改变膨胀土湿胀干缩的特性，不需要添加任何物料即可对膨胀土进行改性，而且相较于其他改性方法，具有绿色环保、实用简便的特点。
附图说明
图1为本发明提出的一种膨胀土微波加热改性方法的流程示意图。
图2为实施例5-7所得改性膨胀土和对比例所用膨胀土进行X射线衍射分析图谱。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至2KW，加热时间调整至15min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
实施例2
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至2KW，加热时间调整至10min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
实施例3
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至6KW，加热时间调整至5min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
实施例4
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至6KW，加热时间调整至10min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
实施例5
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至4KW，加热时间调整至5min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
实施例6
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至4KW，加热时间调整至10min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
实施例7
一种膨胀土微波加热改性的方法，包括如下步骤：
(1)将所取块状膨胀土样碾碎并过2mm筛；
(2)将1kg过筛土样用石英坩埚装样，移送至工业微波炉中；
(3)将工业微波炉功率参数调整至4KW，加热时间调整至15min，启动工业微波炉进行微波加热；
(4)将微波加热后土样放置于干燥器中进行冷却并保存，即完成整个土样微波加热改性过程。
对比例
本发明以未经过任何处理过的膨胀土样作为对比例。
将实施例5-7所得改性膨胀土和对比例所用膨胀土进行X射线衍射分析测试，如图2所示。
参照图2，本申请人进行举例说明：2θ＝18°处，由蒙脱石转变为伊利石；而2θ＝70°处，蒙脱石的波峰经微波处理后消失；2θ＝73°处，蒙脱石转变为伊利石。
因此，图2可以证实：膨胀土经微波加热改性后，各矿物成分会发生较大变化。
进一步将实施例5-7所得改性膨胀土和对比例所用膨胀土进行X射线荧光光谱分析测试，各组试样的氧化物含量如下：
由上边可以进一步看出，随着膨胀土不断吸收微波辐射，使其中氧化物含量不断发生变化，如MgO含量由对比例中2.06％下降至0.69％，Fe2O3含量由对比例中5.74％上升至8.22％。
将实施例5-7所得改性膨胀土和对比例所用膨胀土按《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)进行自由膨胀率、无荷膨胀率的试验，其结果如下：
膨胀性指标
实施例5
实施例6
实施例7
对比例
自由膨胀率，％
52.6
34.3
20.3
62.7
无荷膨胀率，％
7.25
4.23
2.00
10.86
由上表可知：本发明所得改性膨胀土在自由膨胀率和无荷膨胀率指标上都有着显著的减小，极大的改善膨胀土的湿胀干缩的特性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。