水泥加固硫酸鈉和硫酸鎂污染土的機(jī)理研究.pdf

1、水泥土技術(shù)廣泛應(yīng)用于地下工程。但是隨著近年來(lái)地下水的污染、海濱和內(nèi)陸鹽漬地區(qū)的開(kāi)發(fā)，水泥土在這些環(huán)境中其結(jié)構(gòu)易遭到破壞，強(qiáng)度性能降低，最終導(dǎo)致其耐久性降低。為了分析在硫酸鹽環(huán)境下提高水泥土強(qiáng)度，因此深入研究水泥對(duì)硫酸鈉和硫酸鎂污染土的影響機(jī)理很有必要。
　　通過(guò)在風(fēng)干的土中摻入硫酸鈉和硫酸鎂的方法，人工配制了水泥加固硫酸鈉和硫酸鎂污染土試塊進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，包括無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)(UCS)、X-射線(xiàn)衍射試驗(yàn)(XRD)、掃

2、描電鏡試驗(yàn)(SEM)、能譜分析試驗(yàn)(EDS)等，從力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)機(jī)理分析三方面研究了硫酸鈉和硫酸鎂介質(zhì)對(duì)水泥加固土的影響，解釋了水泥硫酸鈉和硫酸鎂污染土的加固影響機(jī)理，并得到以下成果:
　　1、通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，分析了硫酸鈉和硫酸鎂介質(zhì)對(duì)水泥加固土強(qiáng)度的影響，并得到了介質(zhì)含量與加固土強(qiáng)度的變化規(guī)律。水泥加固硫酸鈉污染土和水泥加固硫酸鎂污染土強(qiáng)度均隨著介質(zhì)含量的增加而先提高，達(dá)到峰值后再呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)。
　　2

3、、通過(guò)掃描電鏡試驗(yàn)和能譜分析試驗(yàn)，研究了硫酸鈉和硫酸鎂介質(zhì)含量對(duì)水泥加固土微觀結(jié)構(gòu)方面的影響，并用IPP分析軟件定量分析了水泥土微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。
　　孔隙面積率方面，隨著硫酸鈉含量增加，孔隙面積率呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，表明水化生成物填充了顆粒間孔隙，土體的孔隙率就減小，而硫酸鎂介質(zhì)中孔隙面積率先降低再增加;孔隙分布方面，水泥加固土孔隙的面積主要由大、中孔隙決定，大、中孔隙對(duì)加固土的強(qiáng)度影響較大;孔隙形狀方面，介質(zhì)含量對(duì)微、小、中孔隙的

4、形狀影響不大，對(duì)大孔隙的形狀影響較大。
　　3、通過(guò)X-射線(xiàn)衍射試驗(yàn)研究分析了水泥土固化過(guò)程，通過(guò)XRD圖像中各種礦物的衍射峰，判斷水泥土中各組成物質(zhì)質(zhì)量的變化狀況及推導(dǎo)膠凝物質(zhì)的水化過(guò)程進(jìn)度，并推導(dǎo)了其加固機(jī)理。
　　水泥加固硫酸鈉污染土?xí)r由于Na+的存在，與Ca(OH)2中的Ca2+進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，使較小的土顆粒形成水泥蜂窩狀的土團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，水泥加固土的強(qiáng)度提高;而SO42-的增量使水泥加固土的強(qiáng)度先提高后降低，因其反應(yīng)

5、生成的石膏對(duì)水泥土產(chǎn)生一定的膨脹作用，支撐水泥土中的孔隙，提高水泥加固土的強(qiáng)度;而過(guò)量的SO42-，反應(yīng)生成的鈣礬石晶體產(chǎn)生大于水泥加固土內(nèi)部結(jié)構(gòu)膠結(jié)力的膨脹力，使土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用,從而導(dǎo)致水泥加固土強(qiáng)度降低。
　　水泥加固硫酸鎂污染土?xí)r，Mg2+的增量引起了水泥加固土強(qiáng)度的降低。Mg2+與水化物中的C-S-H和C-A-H膠凝產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成膠凝性差、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強(qiáng)度較低的M-S-H和M-A-H，從而使得水泥加固硫酸鎂污