电渗-氯化钙对硫酸钠盐渍土变形的影响

作     者：张恒 黄俊光 李伟科 李健斌 ZHANG Heng;HUANG Junguang;LI Weike;LI Jianbin

作者机构：华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 广州建筑股份有限公司广东广州510030 广州市建筑集团有限公司广东广州510030 广州市设计院集团有限公司广东广州510620 

出 版 物：《华南理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2023年第51卷第4期

页      面：53-60页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52008122) 广州市建筑集团有限公司科技计划资助项目(2022-KJ017) 

主　　题：硫酸钠盐渍土 冻胀变形 盐胀变形 电渗排水 氯化钙 微观结构 冻结试验 

摘      要：过多的水盐含量是季冻区盐渍土产生变形的根本原因,而电渗可以通过驱动盐离子加速土体的排水固结,同时也会导致阴极土体含水率过大,进而产生严重冻胀变形。本文采用自制装置进行电渗联合氯化钙的室内试验,研究不同氯化钙含量(质量分数为0、5%、10%、15%的氯化钙溶液)对硫酸钠盐渍土变形的影响,结果表明:电渗联合氯化钙可以增大硫酸钠盐渍土的电导率,进而加速土中水的排出,相较于仅电渗处理,土体最终电渗排水量增加35%以上;硫酸钠盐渍土中过量的Na^(+)和SO_(4)^(2-)在电场力的驱动下分别向阴阳两极迁移,大部分随电渗水流排出,从而降低土体中含盐量,减小低温下土体冻胀盐胀变形;在电场力作用下,Ca^(2+)迁移到阴极并与水解产生的OH-结合形成Ca(OH)_(2)胶结物,大大增强土颗粒间的粘结力,而多余的Ca^(2+)与可溶性硅酸盐发生反应形成水合硅酸钙(C-S-H),并沉积在土颗粒表面,增加土颗粒间的摩擦力,有效降低阴极土体的冻胀变形;经电渗-氯化钙处理后的硫酸钠盐渍土,微观结构更加密实,抵抗冻胀盐胀变形能力显著增强,其中以质量分数10%的氯化钙溶液的加固效果为最佳,相较于仅作电渗处理土体,最终排水量提高了近70%,阴极土体抗剪强度增大了27.1 kPa,冻胀变形量降低了65.1%,而当试验用氯化钙溶液中氯化钙质量分数超过10%后,由于渗流通道的淤堵和电极腐蚀,导致最终排水量和土体抗剪强度有所降低,土体变形量增大。