石灰-粉煤灰复合固化盐渍土在冻融循环下的宏微观力学

日期:2026-08-22 00:41 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:11

日期:2026-08-22 00:41 作者:赵明 浏览量:11

一、引言
我国寒区广泛分布着盐渍土,其富含硫酸盐、氯盐等可溶盐,具有显著的盐胀和溶陷特性。在冻融循环作用下,盐渍土中的盐分迁移和冰晶形成相互耦合,导致土体结构严重劣化。传统石灰稳定技术在盐渍土处理中面临硫酸盐侵蚀的风险——硫酸根离子与石灰水化产物反应生成钙矾石,引发膨胀破坏。

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石灰-粉煤灰复合固化(二灰固化)为盐渍土处理提供了新的思路。粉煤灰的掺入可稀释盐分浓度、提供额外的活性硅铝组分,并通过火山灰反应生成更多的胶凝产物。本文通过系统的宏微观试验,揭示二灰固化盐渍土在冻融循环作用下的性能演化规律与微观机理。

二、材料与试验方案
盐渍土取自寒区典型盐渍土分布区。固化剂采用石灰与粉煤灰的复合体系(二灰),通过击实试验和无侧限抗压强度试验确定最佳配比。制备最佳配比试样,分别养护1d、7d、14d后进行三轴剪切试验;部分试样经历10次冻融循环后进行强度测试和压汞(MIP)孔隙分析。

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三、试验结果与分析
3.1 最佳配比与强度特性
击实试验和无侧限抗压强度试验确定最佳配比为石灰6%、粉煤灰10%(质量比)。三轴剪切试验表明,养护龄期由1d增至14d时,改良土破坏强度提升约30%。随着养护龄期的延长,破坏模式发生从应变硬化向脆性破坏的转变——早期以塑性变形为主,后期胶凝产物充分形成后呈现出典型的脆性特征。

3.2 冻融循环下的强度演化
经历10次冻融循环后,二灰固化盐渍土的强度反而增加明显。这一现象证实了二灰固化可“逆转”冻融损伤机制——与常规石灰稳定土在冻融循环中强度持续下降不同,二灰固化盐渍土在冻融过程中火山灰反应仍在持续进行,新生成的胶凝产物足以补偿冻融造成的结构损伤。

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3.3 微观孔隙结构演化
压汞试验揭示了强度演化的微观机理:二灰水化产物使0.1~10μm孔径范围内的孔隙体积显著减小,总孔隙率下降至38.5%。孔隙的细化和密实化是二灰固化盐渍土抗冻融性能提升的根本原因——孔隙越小,毛细水的冻结温度越低,冻胀应力越小;同时,密实的孔隙结构也减少了盐溶液的渗透通道。

3.4 强度与孔隙结构的相关性
研究表明,二灰固化盐渍土的强度增长与孔隙结构演化存在显著相关性。水化产物的生成量决定了孔隙的细化程度,而孔隙的细化程度又决定了抗冻融性能的优劣。这一发现为二灰固化盐渍土的配合比优化提供了明确的方向——应以最大化水化产物生成量和孔隙细化效果为目标。

四、工程应用建议
石灰-粉煤灰复合固化技术适用于寒区盐渍土路基的处理。推荐配合比为石灰6%、粉煤灰10%。施工中应保证充足的养生时间(不少于14天),使火山灰反应充分进行;同时应控制施工含水率,避免过高含水率增加冻融损伤风险。

五、结语
石灰-粉煤灰复合固化盐渍土通过孔隙细化和密实化作用,显著提升了抗冻融性能。最佳配比石灰6%、粉煤灰10%条件下,养护14d强度提升30%,经历10次冻融循环后强度不降反升。二灰固化可逆转冻融损伤机制,为寒区盐渍土路基处理提供了有效的技术方案。

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