2·2 对粘土矿物的影响
对不同配比的试体进行显微镜观察,其岩相分析结果见表2.
岩相分析结果表明,土质固化剂具有较强的酸性,对粘土矿物有轻微的侵蚀作用(2,3,5试体),但 这种腐蚀现象没有在成型工具上发生,因此,土质固化剂还具有一定的缓蚀作用,这就有利于保护施工设备.
2·3 石灰混合土中Ca(OH)2,CaCO3的变化
3#,5#试体浸水24h后,表面有白色Ca(OH)2析出,但较4#少,且都随龄期的增加而略有减少.这是因为石灰与固化剂以及粘土矿物都发生了化学反应,从而降低了它在试体中的含量.对5#试体养生7d,14d和28d的试体分别进行X射线衍射分析,未能找到Ca(OH)2特征峰,这是由于样品中掺入的CaO较少,因此 CaO水化生成Ca(OH)2的相对含量很低,所以其衍射强度也很低.
对不同配比的试体做热重、差热分析,各个试体都含有一定量的强结合水、结晶水和碳酸盐见表3.对比 结果发现,所有加入石灰的试体中碳酸盐的含量都较高.这是因为石灰水化生成Ca(OH)2,Ca(OH)2在养生 过程中生成了CaCO3.5#试体碳酸盐的含量表明,到了后期(28d),试体中碳酸盐的含量基本趋于稳定,因 此,养生28d后的试体中反应渐趋缓慢,最佳石灰剂量也趋于稳定.
2·4 X射线衍射分析
采用X射线衍射分析(XRD)对1#和2#试体 进行测定.结果表明,粘土主要矿物的含量有显著 的变化(见图1).当土质固化剂与2#试体中粘土 矿物作用时,粘土矿物的衍射峰低于1#试体,这是因为土质固化剂对粘土矿物晶体表面有侵蚀作用,造成矿物含量降低,这与岩相分析结果相一致.4#与 5#试体各个龄期的X射线衍射分析显示,与1#,2#试体相比,矿物的相对含量有了更明显的变化,这说明, 土质固化剂与石灰、粘土的混合土相互作用,各组分间发生了显著的化学反应(参见图2),这种化学反应形 成了新的强化学键,这对增加混合土的强度是有益的.随着这种化学反应的进一步进行,固化剂混合土试体 的强度也会进一步提高.固化剂稳定土强度结果证实:(1)加了土质固化剂的试体的强度比单纯混合土的强 度高;(2)土质固化剂的试体的强度随着龄期的增长而增大.
3 结论
土质固化剂对土质的固化效果是一种综合行为,既有物理吸附和缠绕,又有化学反应,它对混合土质产生的固化效果很有效.土质固化剂加入到石灰、粘土的混合土中的固化机理主要体现在以下几个方面:
(1)土质固化剂对粘土矿物产生侵蚀,造成矿物晶体表面缺陷,促进了石灰中与有晶格缺陷的矿物发生化学反应.反应生成的物质依附在原晶体表面上生长,吸收原晶体的成份,形成共用边界,共用边界逐渐增多并形成网络骨架结构.
(2)在碱性石灰以及固化剂自身引发剂的作用下,固化剂中的有机单体聚合成高聚物分子链,吸附在粘土矿物的表面或缠绕在矿物的周围.被侵蚀的粗糙的粘土矿物表面也易于吸附和缠绕.
(3)在土质固化剂与石灰的共同作用下,混合土能够形成较致密的、水稳的、较高强度的和较稳定的网络骨架结构.
通过以上研究证明,土质固化剂对石灰类复合固结土具有较好的固化作用.试验通过与不加固化剂结构的比较证明:加固化剂的结构在浸水性试验中坍塌速度较慢,粘土颗粒间作用力增强;通过岩相分析表明,加固化剂后可生成更稳定的网络骨架;通过强度试验证明,加入固化剂后试件强度比单纯混合土强度高.所以, 固化剂提高了土基的质量,使原有的石灰混合土的性能得以改善,固化效果稳定有效.