SH加固酸碱污染黄土的抗压强度特性试验研究

SH加固酸碱污染黄土的抗压强度特性试验研究

谌文武;刘宏伟;张起勇

【摘要】采用人工添加化学试剂的方法改变黄土pH值,模拟制备得到酸碱污染黄土,用新型高分子土固化剂SH加固酸碱污染黄土.以污染黄土pH值为主要评价指标,通过无侧限抗压强度试验,测定不同SH固含量下酸碱污染黄土的抗压强度及其应力应变关系,及在不同污染条件下SH的加固效率.SH加固效果最优的pH值在6.43～10.90,最低固含量阈值为0.27％.借助于IMAGE J软件对SEM显微照片进行处理,得到了不同污染黄土加固前后的微观结构参数变化.酸碱污染物与黄土中的矿物成分发生反应造成颗粒间胶结物质被腐蚀;碱性污染土的大孔隙明显增多,试样产生膨胀,结合水膜增厚,削弱了整体强度;酸性污染土中,颗粒间结合水膜变薄使得颗粒间的连接强度大为增加.酸碱既对SH有直接作用,又通过改变物化性质对SH加固效果产生影响,整体来看SH对偏酸性环境更加敏感.%By adding chemical reagents to change the pH value of the loess,acid and alkali pollution loess was obtained in the test.New polymer soil curing agent SH was applied to strengthen the acid and alkali pollution loess.Controling the pH value as a main evaluaton indicator,the compressive strength and stress-strain relationship of polluted soil consolidated with different SH solid contents were measured by unconfined compressive strength test and the reinforcement efficiency of SH under different pollution conditions was got.The optimal pH range of SH consolidation is about 6.43-10.90 and the minimum solid content threshold is about 0.27％.The microstructural parameter variations of the polluted soil were obtained by SEM micrographs and analyzed by Image J software.Acid and alkali

contaminants react with the mineral composition in the loess and cause the intergranular cementation material to be corroded.When large pores of the alkaline contaminated soil obviously increased,the sample expanded and the water film thickened,so weakening the overall strength.For the acid contaminated soil,the thinning water film between particles increased the connection strength between the particles greatly.Acid and alkali not only have a direct effect on the SH,but also change the physical and chemical properties of the soil to influence SH reinforcement effect.On the whole,SH is more sensitive to acidic environment.

【期刊名称】《桂林理工大学学报》

【年(卷),期】2017(037)003

【总页数】7页(P422-428)

【关键词】黄土;pH值;SH固化剂;抗压强度;微观结构

【作者】谌文武;刘宏伟;张起勇

【作者单位】兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室,兰州730000;兰州大学土木工程与力学学院,兰州730000

【正文语种】中文

【中图分类】TU43

随着西部大开发的不断深入,西北地区工业发展迅速,自然环境遭到了一定程度的破坏。这其中由化工部门排放废渣废液、废弃物泄露、酸雨等造成的土体酸碱污染现象越来越多。随着西部地区城市化的推进,土地资源变得尤为珍贵,污染土的治理成

为了岩土工程领域的一大热点。对于此类问题，国外的研究多集中在污染土治理及污染机制等方面,偏向于环境工程[1-2]。国内环保工作起步比较晚,对污染土尤其是酸碱污染土的研究也相对滞后，大多局限于环境工程、土壤营养学、生态学等；对酸碱污染土尤其是酸碱污染黄土的工程性质、工程治理的研究相对较少, 而且多为工程实例的报道。如：朱春鹏等[3]对酸碱污染淤泥质土的强度特征进行了研究, 认为酸碱污染土的抗剪强度发生明显变化;陈宝等[4]对高碱溶液对膨润土的侵蚀作用进行了研究,证实了高碱性溶液造成膨润土有效成分蒙脱石的溶解;李相然等[5]、顾季威等[6]、路世豹等[7]的研究涉及了酸碱对地基土的腐蚀并对腐蚀机理也作了一定宏观解释。

土的强度特性受其成因、应力历史以及土质性质的影响,十分复杂,是土工程性质研究的重要内容。SH固化剂(又称改性聚乙烯醇)是兰州大学自行研制的一种新型高分子材料,具有粘度低、无毒性、价格低廉等优点。SH固化剂已在西北黄土地区固沙和土遗址保护领域得到一定应用，并被证明固化后土体强度提升效果显著[8]。笔者通过室内人工添加酸、碱试剂的方法制备酸、碱污染黄土,突破性地将酸碱污染土问题与新型高分子固化剂SH相结合,以污染黄土的pH值为衡量污染程度的指标,通过无侧限抗压强度试验,研究了不同龄期条件下,不同SH固含量固化酸碱污染黄土的抗压强度特征,并对影响土体强度变化及SH加固效果的微观机制进行了分析。

试验用土为兰州地区黄土,根据《土工试验方法标准》(GB/T 50123—1999)进行土的基本性质测试,相关性能见表1。试验所用碱溶质选用化工业经常使用的NaOH,选用浓H2SO4作为酸溶质。配置的NaOH溶液浓度分别为4%、8%、

12%,H2SO4溶液浓度为6%、14%、22%。试验用SH原液浓度为5%,拌合土用水为自来水,水质符合《混凝土用水标准》(JGJ 63—2006)规范要求。

参照美国ASTM有关规程以及我国土工试验规程,固化试块采用7.07 cm×7.07