分散剂浓度和超声震荡对富伊利石矿物的细粒土的颗粒级配的影响

卢瑞娜， 梁仁旺

(1.太原理工大学土木工程学院， 太原 030024； 2.山西大学电力与建筑学院， 太原 030013)

颗粒级配是土壤的一个基本性质，它影响着土壤的很多其他性质，如矿物组成[1]、化学成分、沙漠化[2]、成土作用[3]和力学性质[4-7]等。土壤经过风化和成土作用，形成水铝英石等无定形氧化物和有机质，将土壤胶结成砂粒大小的稳定团聚体，很难被分散。再加上次生黏土矿物的不同亲水性质，导致分散结果差别很大。

土样的预处理方式是影响颗粒级配结果的一个重要因素。预处理一般都是采用物理破坏(超声震荡[8-13]、机械振动[12]、离心[14-16])和化学分散(六偏磷酸钠、聚羧酸盐等)的方法。基于不同的研究目的，通常会采用几种预处理方式的联合处理。有的采用煮沸+六偏磷酸钠的预处理方式[17]，有的采用超声波+六偏磷酸钠的处理方式。但是关于预处理方式的分散效果并没有一个定量的评价指标，导致分散剂的浓度、超声波震荡时间等细节因素对分散效果的影响也说法不一。有的文献[14,18-19]对超声震荡则是以能量(J/mL)来量度的，一个普遍的共识是300～500 J/mL的超声震荡能量即可让土颗粒彻底分散，而对于一个已知功率和容积的超声波设备，可以将能量转换成时间来度量。

土壤常用的定量参数包括分维值[20-21]、均匀系数和平均粒径等。分维值是从分形模型中得出的，土的颗粒质量(或数量)与颗粒大小的幂律函数就是土的分形特征。Wu等[22]、Bittelli等[23]证明了土体在一定尺度上的分形特征，并引入了分维值的概念。……