水泥加固硫酸鈉和硫酸鎂污染土的機理研究.pdf

1、水泥土技術廣泛應用于地下工程。但是隨著近年來地下水的污染、海濱和內(nèi)陸鹽漬地區(qū)的開發(fā)，水泥土在這些環(huán)境中其結構易遭到破壞，強度性能降低，最終導致其耐久性降低。為了分析在硫酸鹽環(huán)境下提高水泥土強度，因此深入研究水泥對硫酸鈉和硫酸鎂污染土的影響機理很有必要。
　　通過在風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行試驗研究。通過室內(nèi)試驗，包括無側(cè)限抗壓強度試驗(UCS)、X-射線衍射試驗(XRD)、掃

2、描電鏡試驗(SEM)、能譜分析試驗(EDS)等，從力學性能、微觀結構和化學機理分析三方面研究了硫酸鈉和硫酸鎂介質(zhì)對水泥加固土的影響，解釋了水泥硫酸鈉和硫酸鎂污染土的加固影響機理，并得到以下成果:
　　1、通過無側(cè)限抗壓強度試驗，分析了硫酸鈉和硫酸鎂介質(zhì)對水泥加固土強度的影響，并得到了介質(zhì)含量與加固土強度的變化規(guī)律。水泥加固硫酸鈉污染土和水泥加固硫酸鎂污染土強度均隨著介質(zhì)含量的增加而先提高，達到峰值后再呈現(xiàn)出降低趨勢。
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3、、通過掃描電鏡試驗和能譜分析試驗，研究了硫酸鈉和硫酸鎂介質(zhì)含量對水泥加固土微觀結構方面的影響，并用IPP分析軟件定量分析了水泥土微觀結構變化規(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，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、中孔隙對加固土的強度影響較大;孔隙形狀方面，介質(zhì)含量對微、小、中孔隙的

4、形狀影響不大，對大孔隙的形狀影響較大。
　　3、通過X-射線衍射試驗研究分析了水泥土固化過程，通過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膠凝物質(zhì)的水化過程進度，并推導了其加固機理。
　　水泥加固硫酸鈉污染土時由于Na+的存在，與Ca(OH)2中的Ca2+進行當量吸附交換，使較小的土顆粒形成水泥蜂窩狀的土團粒結構，水泥加固土的強度提高;而SO42-的增量使水泥加固土的強度先提高后降低，因其反應

5、生成的石膏對水泥土產(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度;而過量的SO42-，反應生成的鈣礬石晶體產(chǎn)生大于水泥加固土內(nèi)部結構膠結力的膨脹力，使土體內(nèi)部結構產(chǎn)生破壞作用,從而導致水泥加固土強度降低。
　　水泥加固硫酸鎂污染土時，Mg2+的增量引起了水泥加固土強度的降低。Mg2+與水化物中的C-S-H和C-A-H膠凝產(chǎn)生化學反應，生成膠凝性差、結構不穩(wěn)定、強度較低的M-S-H和M-A-H，從而使得水泥加固硫酸鎂污