冻融循环作用下粉煤灰、氯化钙固化硫酸盐渍土的耐久性研究

作     者：周瑞璞 

作者单位：宁夏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张卫兵;王红雨

授予年度：2020年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：硫酸盐渍土 长期冻融循环 强度 X射线衍射 SEM扫描电镜 

摘      要：盐渍土在世界各地广泛分布,我国盐渍土主要分布在内陆干旱、半干旱地区,滨河、沿海等地区。宁夏地区盐渍土中硫酸盐含量较高,加之气候特殊,在复杂环境条件引起的风化过程中,土体中盐碱成分随水分的迁移和聚集,不断结晶与溶解,积盐与脱盐过程循环进行。当外界温度下降,土中硫酸盐会结晶析出,由于硫酸盐结晶时会吸水体积增大,发生盐冻胀现象。尽管目前人们对盐渍土的研究已经有了较为系统的认识,并在盐渍土地基病害机理和影响因素等方面取得了一些宝贵的研究成果,但以往的研究大多聚焦于不同固化剂固化硫酸盐渍土的强度增长及盐胀抑制机理的研究,针对固化硫酸盐渍土在经受长期环境影响后的耐久性关注较少。为此,本文针对固化硫酸盐渍土在经受长期环境影响后的耐久性问题,采用正交试验分析法（极差分析,方差分析等）,通过三轴试验、溶陷试验、SEM电镜扫描试验、X射线衍射分析试验,从固化硫酸盐渍土的强度特性、盐胀特性、溶陷特性等方面进行了研究。主要研究成果如下:（1）经固化后硫酸盐渍土的强度试验结果极差分析表明:冻融循环次数对土样黏聚力影响最大,氯化钙掺量次之。关于盐冻胀试验,对比分析认为:单掺粉煤灰和氯化钙均对盐胀有一定的抑制作用,但其效果不及复掺粉煤灰、氯化钙。（2）随含盐量的增加,硫酸盐渍土溶陷率呈线性增大,极差分析认为不同因素对溶陷率的影响程度大小作用顺序依次为冻融循环次数、含盐量、氯化钙掺量、粉煤灰掺量。（3）X射线衍射分析表明,经粉煤灰、氯化钙固化后的硫酸盐渍土样衍射图谱中出现较为密集的低矮衍射峰群,说明固化剂和盐类作用易形成非晶质胶凝物质,从而增强土颗粒间的粘结强度。SEM实验分析表明,单掺粉煤灰在冻融循环初期可对土颗粒之间的孔隙起到填充作用,改善土体的结构,从而显著增强土体的黏聚力。但随冻融循环次数的增加,土体结构性逐渐降低,部分胶结点散裂,强度随结构性的降低也随之减小。（4）综合宏观试验、微观试验与工程经济性来分析,含盐量在2%时,建议复掺粉煤灰15%+氯化钙2%;含盐量在5%时,建议复掺粉煤灰15%+氯化钙4%;含盐量为8%时,使土体达到最大黏聚力的配比为:粉煤灰15%+氯化钙4%。在该配比下,既能满足在长期冻融循环情况下盐渍土的强度特性和盐胀抑制效果,又在一定程度上抑制了盐渍土的溶陷。