固化氯盐渍土AFm盐生成条件及其对固化土结构和性能的影响

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盐渍土具有工程劣质性,采用固化剂固化盐渍土是一种重要的处理盐渍土的途径,现有固化剂不适用于盐渍土,固化盐渍土中的AFm和AFt等水化产物的生成过程和稳定存在条件没有得到系统研究。研究了在模拟盐渍土环境中常见盐分种类和浓度条件下,膨胀性水化物的生成和稳定存在的条件,并利用研究成果进行人工盐渍土的模拟固化试验。具体研究内容如下:在外加Cl-、SO42-、CO32-、Na+、Mg2+等不同离子种类和浓度、不同PH值的基础上,主要通过液相化学滴定分析和X-Ray衍射半定量分析等手段,研究了煅烧产物3CaO-Al2O3(P)的AFm系水化生成物的存在和稳定条件及不同离子对水化生成物的影响;进一步探索了膨胀性组分、胶凝性组分、碱性组分对固化人工盐渍土的强度和固化土中水化生成物种类和形貌的影响。主要研究成果有:1. P+H2O体系的14d生成产物以C3AH6为主,反应活性最差的是C12A7,体系溶液处于氢氧化钙过饱和状态。2. P+CaCl2+H2O体系的水化产物主要有水化氯铝酸钙,体系的水化反应在14d时已经基本结束。Friedel’s salt的生成量是随着龄期的增加而增大的。氯离子的反应率随龄期的变化关系为:y=12.59ln(x)-12.13。在NaCl的质量占体系总质量的0.5%3.5%范围内,掺量越大,Cl-的结合能力越强。3.盐酸改变P+CaCl2+H2O体系的PH至11时,会促进P+CaCl2+H2O体系的水化反应;Friedel’s Salt稳定存在的PH范围是>9.7。4.硫酸根占P+CaCl2+SO42-+H2O体系比重为1.5%2.5%时,2d龄期内会生成Ca8Al4O12Cl2SO4·24H2O。3d时氯元素的反应率达到62.5%,此后Friedel’s salt向水化硫铝酸钙的转化趋于明显。5.当P+CaCl2+CO32-+H2O体系中的钙铝比为2:1,随着[CO32-]/[Cl-]质量比的改变,2d内碳酸根的含量不能影响氯离子在体系中的结合能力。当体系中钙铝比为2.5:1时,14d的主要水化生成物有Friedel’s salt、高碳型水化碳铝酸钙、CaAl2(CO32(OH)4·6H2O、氢氧化钙,随着反应进程的逐渐加深,Friedel’s salt、高碳型水化碳铝酸钙、CaAl2(CO32(OH)4·6H2O会逐渐向Ca4Al2O6CO3·11H2O转变。6.良好的碱性反应环境可以保证固化盐渍土的强度增长;无论采用那一种固化剂配比,28d试样的产物中都没有水化氯铝酸钙,取而代之的是低硫型水化硫铝酸钙和AFt,这与前述水化学试验结论一致,即水化氯铝酸钙会向水化硫铝酸钙转化。
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