基于矿渣复合固化剂固化滨海盐渍土的机理及固化体性能研究

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滨海盐渍土中含有大量可溶性盐,使盐渍土具有盐胀性、溶陷性、腐蚀性、吸湿软化性等工程特性。滨海地区的工程建设都涉及对其进行固化利用的问题。由于以往固化方法处理费用高、固化效果差等诸多方面的缺陷,因此迫切需要新型固化剂,以确保工程安全和投资合理。在对曹妃甸滨海盐渍土和矿渣料宏细观结构特征、化学性能进行综合分析的基础上,提出利用矿渣复合固化剂进行盐渍土固化的技术思路,并确定出矿渣复合固化剂的性能要求。通过抗压强度试验、水稳性试验、可溶性离子含量测定试验、SEM分析试验、EDS能谱分析试验和XRD分析试验,测试了矿渣复合固化剂固化盐渍土(固化土)的无侧限抗压强度、水稳性、可溶性离子含量,耐久性,溶陷性和盐胀性,观察了固化土的微观形貌,分析了固化土水化产物的组成,探讨了矿渣复合固化剂对盐渍土的固化机理。结果表明:与水泥土相比,矿渣复合固化剂固化土的无侧限抗压强度较大,水稳性较强,耐久性好,抗溶陷性强,抗盐胀性强,能满足一般工程地基固化处理的要求。由于盐渍土中可溶性Cl-、SO42-和Na+参与了矿渣复合固化剂的水化反应,并生成了新的水化产物片状晶体和针棒状晶体(3CaO·Al2O3·(0.5CaCl2·0.5CaSO4)·12H2O),副产品NaOH为矿渣提供了更强的碱性环境,并生成了沸石类物质(0.8CaO·0.2Na2O·Al2O3·3SiO2·6H2O),因此固化土可溶性Cl-、SO42-和Na+含量较低。滨海盐渍土通过矿渣复合固化剂的三级固化作用,使固化土无侧限抗压强度较大,水稳性较强,抗溶陷性强,抗盐胀性强,解决了盐渍土的一些潜在危害。矿渣复合固化剂固化土在海水中会生成的致密坚硬的CaCO3外壳,随着龄期的增长,该外壳越来越厚。CaCO3晶体在海水中会稳定存在,不会与海水中的其它离子发生化学反应,从而阻止了海水对试块内部的侵蚀,也阻止了Ca(OH)2的溶出型侵蚀,这可能是矿渣复合固化剂具有良好抗海水侵蚀性能的根本原因。矿渣复合固化剂的最优配比为:矿渣75%,生石灰7.5%,石膏7.5%,菱苦土10%。其主要组分是矿渣,成本为水泥的60%-70%,是一种绿色环保型固化剂。
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