纳米材料对硫酸盐渍土盐胀的影响

为探寻硫酸盐渍土的改良方法,以降低硫酸盐渍土对基础工程的盐胀破坏,选取甘肃河西走廊地区典型盐渍土作为研究对象,在室内冻融循环试验条件下测试硫酸盐渍土的盐胀率。通过掺加改良材料(纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或相变材料)对硫酸盐渍土进行改良,并测试改良后硫酸盐渍土的盐胀量。最后结合过饱和比理论和电镜扫描图像简要分析盐晶体的析出规律以及各掺料对盐胀的影响。结果表明:纳米碳酸钙、二氧化硅以及相变材料均对硫酸盐渍土有抑胀效果,2%掺量的纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或相变材料对含盐量在3%以下的硫酸盐渍土的改良效果均较好,其中纳米二氧化硅优于纳米碳酸钙和相变材料,相变材料的最佳掺量约为2%。     

火山灰改良粗粒硫酸盐渍土路基填料及其作用机理研究

针对硫酸钠含量为2%的砾砂类硫酸盐渍土,开展了在不同石灰配比、石灰+火山灰配比工况下的击实试验、盐胀试验、溶陷试验、无侧限抗压强度试验,在此基础上,分析了其改良机理和微观特性,结果表明:掺加石灰或石灰+火山灰改良剂不仅可以有效减少砾砂类硫酸盐渍土的盐胀量,而且可以降低盐胀敏感温度区间;在采用无机改良剂改善硫酸盐渍土的盐胀变形时,应结合当地气候条件考虑,在温度较高地区可以适当减少改良剂掺量,温度较低时,适当增加改良剂掺量;相比于石灰改良土,掺加火山灰后,土样的压密阶段缩短,弹性阶段增长,土样达到强度极限时产生的应变减小,土体的结构性变强,抗变形性能增强;添加火山灰对于此类盐渍土的强度增长速率亦有加速作用;采用石灰掺量高于11%时或采用石灰+火山灰不少于15%时,改良后土体的盐胀和溶陷变形率均小于1%,7 d饱和无侧限抗压强度均不小于0.35 MPa。     

电石灰改良滨海盐渍土路基工程特性研究

滨海地区用盐渍土作为路基填料是交通建设需要解决的重大岩土工程问题之一。滨海盐渍土作为一种特殊土,具有溶陷、盐胀、腐蚀等不良的工程特性,为了解决滨海盐渍土的工程问题,进行了电石灰改良盐渍土路基填料的液塑限试验、室内CBR试验、回弹模量试验、干湿循环试验和冻融循环试验。试验结果表明,盐渍土经电石灰改良后,其物理、力学性能得到了有效改善,能够用于滨海地区高速公路路基修筑。该研究成果对滨海地区盐渍土路基的修筑具有参考价值。     

无机材料改良硫酸盐渍土微观机理分析

为了深入探讨无机材料改良硫酸盐渍土的微观作用机理,针对易溶盐含量为1.61%的硫酸盐渍土采用石灰、石灰+粉煤灰、石灰+火山灰3种不同配比的无机材料进行改良,通过化学成分分析试验、X射线衍射试验和扫描电镜试验,研究其改良前后化学、矿物成分变化,并对无机材料改良硫酸盐渍土的微观作用机理及微观结构进行了分析。结果表明:加入改良材料后硫酸根离子含量显著降低,石灰改良土中下降了41.37%,石灰+粉煤灰改良土下降了44.64%,石灰+火山灰改良土中下降了59.75%,有效减少了芒硝的形成,从总含盐量和硫酸根离子含量来看,石灰+火山灰组合改良剂的改良效果最佳; 改良前后土中变化最明显的元素是钙元素,石灰改良土中增加了73.28%,石灰+粉煤灰改良土中增加了30.17%,石灰+火山灰改良土中增加了27.59%,钙元素一部分以碳酸钙的形式存在,另一部分以硫酸钙和其他矿物形式存在; 改良后土中石英、方解石和碳酸钙的衍射强度增强,低矮的非晶物相增多,盐渍土中矿物成分更加复杂; 在改良初期土中有针状结构物生成,说明土中硫酸盐与改良材料发生了反应,随着时间的推移针状物逐渐消失,硫酸根离子含量也进一步降低,土体的整体强度进一步得到加强; 改良28 d后盐渍土的表观孔隙率大幅降低,其中石灰改良土下降了53.19%,石灰+粉煤灰改良土下降了54.33%,石灰+火山灰改良土下降了51.14%,土中大孔隙减少,小孔隙增多,孔隙大小变得相对均匀; 改良前后粗粒硫酸盐渍土的结构不变,以单粒结构为主,而细粒硫酸盐渍土改良前土颗粒排列方式难以辨认,改良后土颗粒以面面接触为主堆叠在一起。     

固化剂处理硫酸盐渍土的盐胀与溶陷特性研究

为了降低硫酸盐渍土的盐胀与溶陷性,本文研究采用粉煤灰、氯化钙和水泥三种固化剂复掺对硫酸盐渍土进行处理,按照正交设计要求,分别以10%、15%、20%粉煤灰,2%、4%、6%氯化钙和1%、3%、5%水泥,固化含盐量为5%的硫酸盐渍土,在温度35~-25℃梯级下降过程中测定土体的盐胀量,并采用单轴压缩双线法测定土体的溶陷系数。通过极差和方差分析,验证试验中各因素对硫酸盐渍土盐胀性与溶陷性的影响机理。结果显示:土体的盐胀与溶陷主要发生在试验初始阶段,盐胀率与溶陷率随粉煤灰掺量增加而降低,随氯化钙掺量增加显著降低,随水泥掺量增加变化不明显。在该试验条件下,建议取用20%粉煤灰、6%氯化钙、3%水泥为最优配合比,以此来为硫酸盐渍土地区地基处理工程提供参考。     

滨海氯盐盐渍土加固工程特性

盐渍土广泛分布于我国东部沿海地区,在工程建设中常出现溶陷、盐胀及腐蚀性等病害,对工程建设造成了极大地危害。试验采用成都理工大学自主研制新型抗盐胀固化材料SD作为固化剂对人工配置氯盐盐渍土进行室内试验,研究固化剂对氯盐盐渍土工程特性的影响。试验表明,抗盐胀固化剂可有效提高氯盐盐渍土强度,降低盐渍土膨胀性,固化剂掺量为2.5%,5%的试样28 d抗压强度相较于纯水泥试样分别增加56.72%,95.52%,抗折强度分别增加48.11%,52.53%;添加了固化剂试样线膨胀量约为纯水泥加固试样的的0.2倍。该固化剂有效提高了工程质量,延长其使用寿命,大大提高了工程经济效益。抗盐胀固化剂主要是通过抑制盐渍土中的盐离子与铝酸钙的反应即抑制Friedel盐和钙矾石的生成来达到固化氯盐盐渍土的目的。     

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏。为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价。结果表明：盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用。针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果。     

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏.为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价.结果表明:盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用.针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果.     

硫酸盐渍土纯盐胀期盐胀关系式的建立

硫酸盐渍土广泛分布在我国西北地区,盐渍土盐胀对修筑在该地区大量的道路工程构成了危害,研究其盐胀规律对治理盐胀病害具有重要意义。在考虑硫酸盐渍土路基变形的温度区间划分为3个阶段的基础上,通过对新疆玛纳斯地区硫酸盐渍土作一系列假定,建立了纯盐胀期盐胀率?与初始含水率θ1、土体原始孔隙率n和降温前后溶解度r1,r2之间的盐胀关系式。利用自行研制的恒温冷浴土壤试验系统验证了关系式的合理性。     

石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素研究

为充分了解石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素及规律,对大量不同制备条件的石灰改良黄土状硫酸盐渍土试样进行了无侧限抗压试验和静三轴试验。结果表明:石灰改良黄土状硫酸盐渍土的早期强度较高,但含盐量较高（大于等于1.5%）时,随着养护龄期的增加,其强度并不是一直提高,而是先增大后减小;石灰掺量过多或过少均会使石灰改良黄土状硫酸盐渍土的强度显著降低,灰土比2∶8最接近最佳配灰比;随着土塑性指数的增加,石灰改良黄土状硫酸盐渍土的强度迅速提高;随着含盐量的增加,石灰改良黄土状硫酸盐渍土的浸水强度和不浸水强度都先增大后减小,其峰值强度对应的含盐量约为0.5%;含盐量越高和土塑性指数越大,浸水强度与不浸水强度就越接近;试验结果对石灰改良黄土状硫酸盐渍土地基的工程应用具有参考价值。     

多因素下氯离子对粗粒硫酸盐渍土盐胀的影响

为了探明氯离子对粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的影响,采用人工配制的粗粒硫酸盐渍土,以含盐量、压实度、含水率、上覆荷载等单因素试验为基础,对粗粒硫酸盐渍土进行多因素下单次降温试验,通过添加无水氯化钠研究氯盐的存在对粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的影响。结果表明:提高氯离子含量和上覆荷载大小对砾类、砂类硫酸盐渍土盐胀均有显著的抑制作用; 在89%～97%的范围内提高压实度对抑制砾类、砂类硫酸盐渍土的盐胀率增长无显著效果; 在7%与7.85%含盐量下,增加含水率对砾类、砂类盐渍土的盐胀有显著促进作用; 对于砂类盐渍土,在2%含盐量下增大含水率会降低其盐胀率,在5%含盐量下增大含水率盐胀率会先增大后下降,在13.7%含盐量下增大含水率会增大其盐胀率; 对于砾类盐渍土,各因素对盐胀率的影响由大到小依次为含盐量、含水率、上覆荷载、压实度、含盐量与含水率交互作用; 对于砂类盐渍土,各因素对盐胀率的影响由大到小依次为含盐量、含盐量与含水率交互作用、上覆荷载、压实度、含水率。     

单次降温条件下硫酸盐渍土盐冻胀试验研究

为研究单次降温条件下不同压实度、含水率、含盐量对宁夏地区硫酸盐渍土盐冻胀的影响,进行了室内配置试样试验。结果表明:在单次降温条件下,该地区硫酸盐渍土的起胀温度随含盐量增加而增大。随着温度变化,盐冻胀过程表现为4个阶段:35 ℃~ 5 ℃之间属于纯盐胀阶段,5 ℃~-5 ℃之间属于调整阶段,-5 ℃~-10 ℃之间属于盐冻胀阶段,-10 ℃~-25 ℃之间属于稳定阶段。当压实度较低、且含盐量在2%以内时,盐冻胀率随含盐量增加有所增大;当含盐量超过2%后,盐冻胀率随含盐量增加呈先增大后减小发展趋势,并在含盐量5%时达到峰值。当压实度为100%时,盐冻胀率随含盐量增加而增大。当含盐量较小时,达到最优含水率时盐冻胀率较大;而随含盐量逐渐增大,盐冻胀率随含水率增加呈先减小后增大变化趋势。总体来看,压实度越高、含盐量越大、越接近土体最优含水量时,盐冻胀率也越大。该研究可为硫酸盐渍土地区的工程建设提供参考。     

含氯硫酸盐渍土中硫酸钠结晶量理论分析研究

硫酸盐渍土产生盐胀变形的主要原因是土中固相或液相硫酸钠结合水分子析出芒硝晶体,盐分体积大幅增加而导致的。基于已有测试数据,采用回归分析方法建立了硫酸钠溶解度模型,在理想条件下分析计算了降温条件下土体内硫酸钠的结晶量,探讨了硫酸钠结晶量随含盐量、含水率、氯化钠浓度和土体环境温度的变化关系。研究表明,含盐量和含水率对硫酸钠结晶量的影响存在一个临界值,氯化钠浓度对硫酸钠结晶量的影响取决于土体内的含盐量和含水率组合条件,有利组合下加入适量氯化钠能够抑制土体内硫酸钠的结晶量,不利组合下加入氯化钠反而会促使土体内硫酸钠结晶量增大,不利于盐胀变形的控制。硫酸钠结晶量严重依赖于环境温度,若初始状态下土体的温度较低,部分硫酸钠已经结晶析出,温度进一步降低时硫酸钠的结晶量则相应减少。     

硫酸盐渍土水泥加固盐胀抑制剂研究

硫酸盐渍土具有遇水溶陷、强度降低、盐胀-冻胀的特性,而传统加固材料如水泥、石灰等,由于SO_4~(2-)与水泥反应生成Aft·32H_2O,造成加固体膨胀、强度损失及耐久性降低。针对上述问题,利用自主研发的抗盐胀固化剂与水泥复配对盐渍土进行改良,探讨含盐量和固化剂对固化土膨胀性与力学性能的影响。试验结果表明,固化剂SD抑制膨胀、维持强度的能力优于纯水泥,在2%含盐量时,膨胀率降低65.2%~83.4%,抗压和抗折强度分别提高2~6倍;含盐量为5%时,膨胀率降低88.5%以上,抗压和抗折强度提高1.6~4.7倍。试验表明,在中盐渍土加固中,低掺量抑制膨胀性强;强盐渍土中,高掺量抑制膨胀率强。通过盐溶液稳定性试验和冻融试验对膨胀性进行了探讨,固化剂能够有效提高加固土的抗膨胀性,降低强度的损失率;在抗冻稳定性上,对冻胀有一定抑制作用,而对强度的稳定作用一般,表现为温度相应"迟滞"。     

含盐量和注浆对硫酸盐渍土中SRB还原效率影响

利用硫酸盐还原菌(SRB)降低硫酸盐渍土中硫酸根含量,是硫酸盐渍土的一种微生物处理方法。为此,试验通过逐步增加培养基中硫酸钠浓度,驯化培养出高耐盐性SRB,采用DNA抽取-PCR扩增对驯化的SRB进行高通道基因测序。在此基础上,利用驯化的SRB研究其在含硫酸钠培养基中SRB还原效率及不同含盐量的硫酸盐渍土在不同注浆方式下SRB还原效率,采用重量法与pH计测量分析试验结果。试验结果表明:驯化的SRB主要为脱硫小弓菌,可在150 g/L硫酸钠浓度下生长;当溶液pH为6.74时,SRB还原性最佳,还原效率为72.11%;采用注浆方式二【硫酸盐渍土(硫酸钠溶液10 g+标准砂300 g)+浓缩菌液5 g(离心参数4 000 r/min, 30 min) +改良液体培养基15 g 】的还原效率最高,在含量为0.8%、0.95%、1.15% 3种硫酸盐渍土中,还原效率分别为61.96%、 71.58%、 68.25%。硫酸盐渍土中SRB还原效率低于相同硫酸钠浓度溶液。研究为硫酸盐渍土盐胀提供一种有效便捷的微生物方式,对解决硫酸盐渍土问题有重要意义。     

含盐量与固化材料掺量对固化盐渍土抗压强度的影响

为解决滨海盐渍土的低强度和大变形问题,采用水泥、石灰、SH固土剂固化盐渍土,研究含盐量、固化材料掺量、养护龄期和浸泡用水对固化土抗压强度的影响.结果证实:含盐量大于1%,固化土抗压强度随含盐量的增加而减小;掺加水泥、石灰、SH固土剂均可提高土的强度和水稳性;随养护龄期的增加,固化土的抗压强度增加;石灰固化土和SH固土剂...     

硫酸盐渍土盐胀特性的单因素影响规律研究

通过试验研究，提出了硫酸盐渍土盐胀率随含水量、氯化钠含量、硫酸钠含量、初始干容重和上覆荷载等五因素变化的计算公式，分析了盐渍土盐胀率的单因素作用规律，并指出盐胀率与各影响因素之间均呈二次抛物线规律     

盐渍土力学性状改性试验研究

根据盐渍土的物理化学性质 ,采用掺入消石灰或水泥进行处理 ,改性后混合料的击实试验、抗剪强度试验、承载比 (CBR)试验和回弹模量试验结果表明 ,盐渍土掺入消石灰或水泥改性后 ,混合料的性状得到了明显的改善 ,改性后的混合料可用于路基填土。