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海相软土具有高含水率、高压缩性及低强度等特点,工程上一般采用水泥进行原位固化,但海水中侵蚀离子作用会导致固化土微观结构和生成物改变,使其物理力学性质发生变化,耐久性降低。本课题采用新型固化剂(钢渣)来固化海相软土,研究钢渣替换部分水泥形成的固化土在海水中的强度劣化性能,并从宏观和微观角度解释固化土的劣化效应,为钢渣+水泥固化软土在工程上投入使用提供一定的理论依据。
通过室内物理力学试验,探究钢渣+水泥固化土(SSP-CS)和掺了激发剂的钢渣+水泥固化土(A-SSP-CS)分别在海水和蒸馏水浸泡条件下,含水率、质量和无侧限抗压强度(UCS)随时间变化规律。与采用水泥做固化剂形成的水泥土(CS)相对比,得到这三种固化土在海水中的强度损失率。海水中三者的含水率和质量均不断降低,A-SSP-CS和CS试样在海水中的UCS值随侵蚀时间增加而逐渐降低,但SSP-CS的UCS值却缓慢增长。选取对水泥土起主要侵蚀作用的三种离子(Mg2+、Cl-、SO42-),研究单一离子引起三种固化土受侵蚀后的物理力学变化,得到三种离子对固化土的劣化效果为Mg2+>Cl->SO42-,并建立物理力学参数间的关系。
利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析海水中钢渣+水泥固化土的微观形貌和物相随侵蚀时间的变化,得到钢渣+水泥固化土在海水中的劣化机理。海水侵蚀使固化土孔隙变大,颗粒排列疏松。固化土中新增了熔融状的F’s盐与网状大孔隙络合物Mg-S-H和Mg-A-H,表面被F’s盐覆盖,钢渣中C4AF和C2AF可降低海水的侵蚀作用。利用以上试验方法分析单一离子对固化土的影响,表明Cl-和Mg2+都会导致固化土结构疏松,但SO42-对结构的影响较小。Cl-侵蚀固化土会生成CaCl2和F’s盐,F’s盐的无胶凝性引起固化土劣化;SO42-与胶凝材料反应会生成石膏、硅钙石和钙矾石,当这些物质产生的体积膨胀大于孔隙体积时会引起固化土产生裂纹;Mg2+侵蚀会生成Mg(OH)2沉淀、Mg-S-H和Mg-A-H,并降低孔隙溶液pH值,引起水化物凝胶的分解,造成固化土劣化。
通过室内物理力学试验,探究钢渣+水泥固化土(SSP-CS)和掺了激发剂的钢渣+水泥固化土(A-SSP-CS)分别在海水和蒸馏水浸泡条件下,含水率、质量和无侧限抗压强度(UCS)随时间变化规律。与采用水泥做固化剂形成的水泥土(CS)相对比,得到这三种固化土在海水中的强度损失率。海水中三者的含水率和质量均不断降低,A-SSP-CS和CS试样在海水中的UCS值随侵蚀时间增加而逐渐降低,但SSP-CS的UCS值却缓慢增长。选取对水泥土起主要侵蚀作用的三种离子(Mg2+、Cl-、SO42-),研究单一离子引起三种固化土受侵蚀后的物理力学变化,得到三种离子对固化土的劣化效果为Mg2+>Cl->SO42-,并建立物理力学参数间的关系。
利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析海水中钢渣+水泥固化土的微观形貌和物相随侵蚀时间的变化,得到钢渣+水泥固化土在海水中的劣化机理。海水侵蚀使固化土孔隙变大,颗粒排列疏松。固化土中新增了熔融状的F’s盐与网状大孔隙络合物Mg-S-H和Mg-A-H,表面被F’s盐覆盖,钢渣中C4AF和C2AF可降低海水的侵蚀作用。利用以上试验方法分析单一离子对固化土的影响,表明Cl-和Mg2+都会导致固化土结构疏松,但SO42-对结构的影响较小。Cl-侵蚀固化土会生成CaCl2和F’s盐,F’s盐的无胶凝性引起固化土劣化;SO42-与胶凝材料反应会生成石膏、硅钙石和钙矾石,当这些物质产生的体积膨胀大于孔隙体积时会引起固化土产生裂纹;Mg2+侵蚀会生成Mg(OH)2沉淀、Mg-S-H和Mg-A-H,并降低孔隙溶液pH值,引起水化物凝胶的分解,造成固化土劣化。