矿粉-稻壳灰固化氯盐渍土的路用性能试验研究

作     者：王超 

作者单位：塔里木大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱连勇

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：氯盐渍土 工业固废 力学性能 耐久性 微观特征 

摘      要：新疆地域广泛存在氯盐渍土,盐侵蚀作用对工程结构安全构成严重的威胁。传统的固化剂如生石灰和水泥固化效果欠佳,成本较高,并且会产生大量温室气体排放,这与国家实现低碳减排的目标背道而驰。同时,随着工业固废产量的持续增长,大量的工业固废利用率远远跟不上产量的速度,长期积累的固体废弃物不但占据土地资源,其潜在的环境污染风险也日益凸显。基于此,选用矿粉（Ground Granulated Blast furnace Slag,GGBS）和稻壳灰（Rice Hull Ash,RHA）等工业固废为原材料,研制一种适用于固化氯盐渍土的固化剂,以氯盐含量和固化剂掺量为试验因素,通过力学试验及耐久性试验,分析矿粉和稻壳灰等工业固废用作固化材料对盐渍土的力学和耐久性的影响。同时结合SEM、XRD等微观试验进行固化盐渍土固化机理等方面探究。综合评估经过固化处理后盐渍土在工程应用中的性能,旨在为新疆盐碱地区公路基础使用工业固废作为地基填料提供理论支持。以下为主要研究结论: （1）氯盐含量、养护龄期以及固化剂掺量对固化盐渍土抗压强度有着显著的影响。单掺、复掺GGBS和RHA进行固化,所得盐渍土的力学性能均优于普通水泥土。在不同氯盐含量下,无侧限抗压强度随着氯盐含量的增加表现出先升高后降低的趋势,在3%的氯盐含量时达到最大值。随着RHA掺量的增加,单掺RHA固化的盐渍土抗压强度也呈现出先升后降的趋势,15%RHA固化效果最优,随着氯盐含量的增加抗压强度呈下降趋势。在同等掺量下,养护28d的15%GGBS+15%RHA固化盐渍土的固化效果优于30%GGBS、10%GGBS+20%RHA、20%GGBS+10%RHA、30%RHA固化的盐渍土,其抗压强度随氯盐含量上升先增强后减弱,在氯盐含量达到3%时抗压强度最佳（18.3MPa）。 （2）矿粉-稻壳灰固化剂与氯盐中的Cl-发生反应,生成大量对土体强度有利的片状Friedel,s盐和C-S-H等,密实土体内部结构,提高了固化土的无侧限抗压强度。矿粉的掺入有助于促进Cl-的消耗,使固化土中的可溶性盐离子含量减少,实现“去盐渍化的目的。当氯盐含量大于3%时,过多的火山灰反应产物和Friedel,s盐导致内部胀裂,形成裂缝,从而降低了试样的抗压强度。 （3）在不同氯盐含量下GR固化盐渍土的水稳定系数均超过85%,与普通水泥土相比,不同掺量的GR固化盐渍土具有较高的水稳定性,其中在氯盐含量为3%、掺量为15%GGBS+15%RHA固化盐渍土的水稳定性最优,水稳定系数为91.73%。掺量为15%GGBS+15%RHA固化不同氯盐含量下的盐渍土均有较优异的抗干湿循环能力和抗冻性,经12次干湿与冻融循环后,氯盐含量为3%时固化盐渍土的干湿残余抗压强度为18.01MPa,抗干湿循环稳定系数为98.42%,冻融残余抗压强度为16.88MPa,强度损失率为7.76%。 （4）将养护28d的15%GGBS+15%RHA固化土（GR固化土）与对照组（普通水泥土）进行碳化试验,试验结果表明:随着碳化时间的增加,GR固化盐渍土的抗压强度受碳化影响小于普通水泥土,碳化深度随着碳化时间的增加而逐渐增大,完全碳化时间分别为84h和48h,表明GR固化盐渍土的抗碳化性能优于普通水泥土。