活性氧化鎂碳化固化土微觀機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、活性氧化鎂(MgO)碳化固化技術(shù)是近年來(lái)提出的一種低碳環(huán)保、處理軟弱土的新方法。本文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51279032)、十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAJ01B02-01)為依托，選用宿遷地區(qū)粉土、南京河漫灘地區(qū)粉質(zhì)黏土和海安地區(qū)粉質(zhì)黏土作為處理對(duì)象，以活性MgO和CO2為固化劑，采用模型筒碳化裝置對(duì)靜壓法制成的試樣進(jìn)行碳化加固。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、微觀試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)MgO碳化固化土微觀機(jī)理和應(yīng)用進(jìn)行了研究。主

2、要研究成果如下:
　　(1)研究了初始密度、初始含水率和碳化時(shí)間對(duì)活性MgO處理土碳化固化效果的影響規(guī)律，從碳化前后試樣干密度、含水率、pH、顆粒粒徑分布等方面進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:
　　隨著碳化時(shí)間增長(zhǎng)，碳化土的含水率和pH值逐漸減小，碳化后干密度逐漸增加，并在碳化6h后趨于穩(wěn)定;碳化后黏粒含量減小，粉粒和砂粒含量增加。碳化后試樣干密度隨著初始密度增加而增加，碳化后含水率隨著初始含水率增加而增加;對(duì)于宿遷粉土，其碳化后含水

3、率隨著初始密度增加呈現(xiàn)先增加后減小趨勢(shì)，干密度隨著初始含水率的增加而逐漸增加并趨于穩(wěn)定，pH值隨著初始含水率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì);而對(duì)于南京粉質(zhì)黏土和海安粉質(zhì)黏土，其碳化后含水率則隨初始密度無(wú)明顯變化，pH值隨初始含水率變化不明顯，干密度隨著試樣初始含水率增加而逐漸減小。
　　(2)基于活性MgO碳化固化土的微觀機(jī)理分析，揭示了初始密度、初始含水量和碳化時(shí)間對(duì)碳化固化土的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)變化基本規(guī)律，并提出粉土和粉質(zhì)黏土的碳化

4、反應(yīng)微觀模型。試驗(yàn)結(jié)果表明:
　　MgO固化土碳化后的主要產(chǎn)物是三水菱鎂石、水碳鎂石和球碳鎂石;土體初始含水率越高，土體中未碳化的水鎂石越多;生成的碳化產(chǎn)物隨碳化時(shí)間增加而增多;相應(yīng)的化學(xué)膠結(jié)作用和填充密實(shí)作用增強(qiáng)，使固化土強(qiáng)度提高;MgO固化土碳化后累積孔隙體積顯著降低;隨碳化時(shí)間增加，試樣孔隙率不斷降低，平均孔隙直徑減小;隨初始含水率增加，孔隙率有所增加，平均孔隙直徑也略有增加。
　　(3)提出了粉土和粉質(zhì)黏土的碳化反應(yīng)