碱激发矿渣固化氯盐渍土强度发展的室内研究
摘 要:盐渍土加固技术在地基处理工程中的应用越来越广泛。采用碱矿渣(AS)对来自于现场和实验室制作的(ZS)不同NaCl浓度的盐渍土进行加固处理。通过无侧限抗压强度(UCS)试验、X射线衍射(XRD)、X射线能谱分析(EDXA)、热重法差热分析(TG-DTG)和离子浓度试验等方法，研究AS固化氯盐渍土的强度变化及其机理。结果表明，NaCl对AS固化盐渍土的强度有显著影响，AS固化ZS(GZS)的强度随土壤样本中氯化物含量的增加而增加。矿渣中的NaCl和CaO-Al2O3在GZS中反应生成Friedel盐(Fs)和NaOH。Fs可以填充固化土中的孔隙，NaOH可以促进水化硅酸钙(CSH)的生成。这两种效果结合在一起可以增强GZS的强度。通过对GZS的UCS的回归分析，得出了AS固化氯盐渍土28-d UCS增长率与土壤中氯离子含量的关系。
关键词：氯盐渍土，碱激发矿渣(AS)，固化土，强度，Friedel盐(Fs)，NaOH
1.介绍
我国盐渍土面积达3.6times;107公顷，占全国可利用土地面积的4.88%(Yang,2008)。氯盐渍土作为一种重要的盐渍土类型，广泛分布于中国的沿海滩涂、港口和内陆盐湖地区。近年来，由于我国东部沿海地区的土地开垦，形成了大面积的氯盐渍土。盐渍土的含盐率一般在1.5%～15%之间，以氯化物为主；其强度和变形模量较差。近年来，一些大型建设项目，如公路、港口、核电站等都建在氯盐渍土上。因此，柔软的氯盐渍土的处理已成为一个迫切且重要的问题。
土壤固化是盐渍土地基处理中的一项重要技术，固化过程中盐渍土与固化剂充分混合，变得坚硬且稳定(Valls and Vagrave;zquez,2000;Chen等人,2009)。如今，盐渍土固化的研究主要集中在硫酸盐盐渍土上(Rajasekaran,2005)，只有少数研究考虑了氯盐渍土。目前，水泥是盐渍土的主要固化剂；但由于钙矾石的形成，使水泥处理的硫酸盐盐渍土的固化效果并不理想，钙矾石会膨胀进而破坏固化土的土体结构(Wattanasanticharoen,2004)。此外，由于土壤中的氯盐含量高，水泥也不适用于氯盐渍土的固化(Yang,2006)。Wang和Kremmydas(1970)指出，添加剂粗糙度的增加导致了氯化钠添加剂使水泥固化土试件强度降低。Luo(2009)在中国天津滨海新区尝试用水泥固化氯盐渍土；结果表明，水泥固化氯盐渍土不能满足公路路基的工程要求。Shihata和Baghdadi(2001)研究了长期处于于含氯盐水中的水泥土的耐久性特征和抗压强度；结果表明，氯盐对水泥土的耐久性有不利影响。Xing等人(2009)研究结果表明，氯盐渍土中的氯离子、钠离子和镁离子会引起了富盐水泥固化土微观结构的变化，降低了固化土的强度。他们提出必须提高水泥的掺混比例以固化高盐度的氯盐渍土。Zhang等人(2014)用电阻率法评价盐浓度对水泥固化土的影响；结果表明，高浓度氯盐对水泥固化土的强度有不利影响。这些研究表明水泥不适合固化氯盐渍土。因此，寻找一种适合于氯盐渍土固化的新型固化剂是十分必要的。
矿渣作为一种工业副产品及一种胶凝材料，具有优良的抗盐腐蚀性能，可有效地用作硫酸盐环境中土体的固化剂(Tasong et al.,1999)。Wild等人(1998)研究了用矿渣代替部分石灰对硫酸盐渍土强度特性的影响。结果表明，矿渣的存在降低了钙矾石的有害膨胀，显著提高了钙矾石的强度。Higgins(2005)总结了在英国进行的研究和使用矿渣和石灰组合进行硫酸盐土固化的实验经验，并指出当土壤中存在大量硫酸盐时，矿渣和石灰作为固化剂正成为首选方案。这些研究主要集中于矿渣在硫酸盐盐渍土中的应用上。然而，目前还没有关于矿渣固化氯盐渍土的研究报告，因此矿渣对氯盐渍土的适用性尚不清楚。因此，本研究选用不同产地的氯盐土和实验室制备的氯盐土为土样，用碱激发矿渣(AS)进行固化。测定了固化土的无侧限抗压强度(UCS)，分析了固化土的微观结构以探讨碱激发矿渣固化氯盐渍土的强度变化及固化机理。
2.材料及试验方法
2.1材料
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