基于易溶盐-地聚合反应的硫酸盐渍土固化及控盐机理研究

Study on solidification of sulfuric acid saline soil laid emphasis on increasing the strength for resisting to salt expansion, however, pore materials containing soluble salts are easy to suffer from salt degradation and destruction. That's why the solidified saline soil subgrades still existed frost heave and thawing settlement, therefore, the effective solidification of sulfuric acid saline soil aims to not only improve strength but also remove or reduce soluble salt content. Saline soil solidified with alkali excited geopolymer material is effective and feasible for salt problem, and the key problems are the effect of the salt content on geopolymerization and chemical stability of solidified saline soil. This project will systemically study the effect of average salt content and ion ratio on saline soil microstructure and geopolymerization and characteristics of dry and wet freezing and thawing cycle and chemical stability of solidified saline soil. The research purposes are explaining the solidification and salt controlling of sulphate saline soil solidified with alkali excited geopolymer material and proposing pertinent treatment scheme for sulphuric acid saline soil.

目前的硫酸盐渍土固化研究只注重提高强度以抵抗盐胀而达到稳定，然而孔隙材料含有易溶盐时，容易遭受盐致劣化和破坏。这就是为什么固化改良盐渍土路基仍然具有冻胀融沉现象，因此有效的硫酸盐渍土固化方法不仅仅需要提高强度，更重要的是去除或降低易溶盐含量。针对固化过程中的盐分问题，碱激发地聚物材料固化硫酸盐渍土是有效而且可行的，但是缺少对关键问题的系统研究，即含盐量对碱激发粉煤灰地聚物聚合反应过程的影响和固化盐渍土的化学稳定性。本项目提出了基于易溶盐-地聚合反应的硫酸盐渍土固化及控盐机理研究，拟系统研究平均含盐量和离子比对硫酸盐渍土的微观结构、粉煤灰地聚合反应过程、固化硫酸盐渍土的干湿冻融循环特性和固化硫酸盐渍土化学稳定性等的影响，深入阐述碱激发粉煤灰地聚物对硫酸盐渍土的固化和控盐机理，从而提出针对性的硫酸盐渍土处治方案。

目前的硫酸盐渍土固化研究只注重提高强度以抵抗盐胀而达到稳定，然而孔隙材料含有易溶盐时，容易遭受盐致劣化和破坏，有效的硫酸盐渍土固化方法不仅仅需要提高强度，更重要的是去除或降低易溶盐含量。针对固化过程中的盐分问题，碱激发地聚物材料固化硫酸盐渍土是有效而且可行的，本项目针对含盐量对碱激发粉煤灰地聚物聚合反应过程和固化效果的影响以及固化盐渍土的化学稳定性等关键科学问题进行了研究，得到的主要结论如下：.①氯离子赋存粒组范围较大，硫酸根离子主要赋存于粒径小于0.075mm的细粒组；细粉粒和黏粒在较低含盐量状态下发生团聚，随着含盐量的增大，不会出现新的细粉粒和黏粒团聚，而是已有团聚体进一步团聚为大颗粒。.②硫酸钠含量超过一定值时，碱激发地聚物的强度随硫酸钠含量的增加先增大后减小，特征值和水胶比有关；随氯化钠含量的增加，碱激发地聚物强度整体上呈现逐渐降低的趋势；在复合盐分状态下，当硫酸钠含量保持不变，随着氯化钠含量的增加会限制聚合反应程度，碱激发地聚合物强度逐渐降低。.③冻融干湿循环条件下固化硫酸盐渍土强度劣化程度与硫酸钠含量呈正比；氯化钠含量一定时，碱激发地聚物固化复合盐分盐渍土强度随着硫酸钠含量增加而增大；当硫酸钠含量一定时，强度随氯化钠含量增加呈现为先增加后减小，冻融干湿循环条件下具有相同的规律，较低的氯盐会促进聚合反应，较高的氯盐会抑制聚合反应。.④固化盐渍土总体盐胀量远小于非固化盐渍土，碱激发地聚物固化硫酸盐渍土能有效控制盐分，具有很好的冻融循环耐久性，同时，固化盐渍土时，不宜选用较高的水玻璃模数，且适宜在高寒地区使用。.本项目研究成果对盐渍土地区工程建设中广泛使用盐渍土和节约土地资源具有重要意义。