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水泥处理富盐粘土无约束压缩强度和刚
度的实验研究
高氯化钠盐浓度的软粘土是岩土工程师和公路工程师经常遇到的问题。使用水泥的化学稳定性是提高软土工程性能的有力的方法。然而，许多有限的研究揭示了盐浓度对水泥稳定土壤工程性能的影响，文献报道的结果不一致。本研究研究了水泥对稳定连云港海洋富氯化钠盐粘土强度和刚度性能的影响。具有各种氯化钠盐浓度的粘土通过普通硅酸盐水泥的各种成分人工制备并稳定化。进行7天，14天和28天固化期后水泥稳定粘土样品的一系列无侧限抗压强度（UCS）试验。结果表明，高氯化钠盐浓度对UCS和水泥稳定粘土的刚度有不利影响。盐浓度对水泥稳定粘土强度和刚度的不利影响直接关系到水泥含量。混合高水泥含量的土壤比混合低水泥含量的土壤更能抵抗盐的负面影响。水泥处理土壤的弹性模量与UCS的比值与盐浓度没有明显的关系。本研究的结果为理解盐对水泥处理土工程性能的影响提供了理论依据。
关键词；水泥稳定化，海洋粘土，盐浓度，刚度，无侧限抗压强度
介绍
为了适应中国江苏省东部沿海地区交通量的增加，建成了黄海沿线的新高速公路。 发现软海洋粘土（以下简称连云港海洋粘土）沉积于中国江苏省海岸。 连云港海洋粘土的天然含水量高于液态限制， 特别是海水软土壤孔隙水中氯化钠盐浓度高。 由于其含水量高，剪切强度低，公路路基施工后观察到沉降，坡度破坏，固结时间长。 从施工现场处置海洋粘土已成为严重问题。 在有限的施工时间和允许有限变形的情况下，需要在短时间内改善超软土作为地质材料。
这种技术在世界各地越来越多地使用，特别是在欧洲，北美和亚洲，自1970年代在瑞典和日本发展以来（Bruce等，1999）。 20世纪80年代初，深层混合法被引入中国。 因为这种技术可以有效地减少沉降和提高软土地基的稳定性，所以在20世纪90年代，中国尤其是高速公路和铁路路基的应用（Liu and Hryciw，2003）迅速蔓延。 水泥处理土壤的粘结强度主要受土壤等级，粘土矿物类型，有机质，pH值，盐浓度等许多因素的控制。许多研究人员对土壤的基本力学性能和工程性能进行了实验研究 在过去四十年（CDIT 2002;Horpibulsuk等人2003; Lorenzo和Bergado 2006）中，土壤 - 盐反应已被一些研究人员研究。 Moore（1973）发现二氧化硅和氧化铝被氯化钠处理释放。 范利尔等人 （1960）得出结论，在氯化钠存在下二氧化硅的溶解度大大增加。 Singh和Das（1999）研究了氯化钠作为公路建设的稳定剂的潜力，他们报告说，加利福尼亚的承载比试验值，无侧限抗压强度（UCS），弹性模量和间接拉伸强度都大大提高， 的氯化钠作为稳定剂。 根据Moore（1973）的说法，盐处理在较低的含水量下产生较高的最大干密度; 增加大多数土壤的干燥收缩率; 并降低渗透性。
对盐浓度对水泥处理土工程性能的影响进行了有限的研究。 Moh（1962）发现，通过与粘土中的化学混合物如氯化钠，氯化钙和氢氧化钠混合，盐含量的增加提高了处理过的土壤的抗压强度。 Angelova（1992）研究了相同或相似的无机化学添加剂对稳定土壤强度的影响，并表明经过较长的固化时间（长达两年），这些添加剂的效果不一致。通过对比，Xing等（2009）报道，不同量的Mg2 ，Cl和SO42不仅引起了土 - 水泥微观结构的差异，而且影响了土 - 水泥强度。邢等（2009）发现，Cl对短期和长期的土 - 水泥强度有负面影响。 Modmoltin和Voottipruex（2009）发现，盐水对水泥处理的曼谷粘土，膨润土和高岭土的影响因土壤结构和化学反应而不同。 Modmoltin和Voottipruex（2009）也得出结论，天然粘土中Na 的存在有利于溶解土壤二氧化硅和氧化铝，其诱导比Ca2 高的强度。 Modmoltin等（2004）表明，土壤中的盐可以降低有机质对石灰和水泥处理土壤强度的有害影响。这些研究结果表明，盐浓度对水泥处理土壤的影响了解甚少。
研究重点是氯化钠盐浓度对水泥稳定连云港海洋粘土强度和刚度的影响。 具有各种氯化钠盐浓度的粘土通过普通硅酸盐水泥的各种成分人工制备和稳定化。 在7天，14天和28天固化期后，对水泥稳定粘土样品进行了一系列UCS试验。 介绍并讨论了对水泥处理土壤进行的UCS试验的结果。
材料与方法
物料
土壤样品
本次调查使用的连云港海洋粘土是从中国江苏省关南州列子口大桥建设领域获得的（如图1所示）。 在地面以2.0米深度取样粘土。 连云港海洋粘土样品的性质如表1所示。粘土具有高塑性，液限为58.7％，塑性极限为33.8％。 总盐浓度相当高，值为46.16 g = L。 表2列出了化学品；
图1.样本位置图。 （彩色图在线可用）
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Strength and Stiffness of Cement Treated Salt-Rich Clay |
363 |
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Table 1. Properties of Lianyungang marine clay |
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Liquid |
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Water |
Density Specific |
Void |
limit |
Plastic limit |
Plasticity |
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content (%) |
(g=cm3) gravity |
ratio, e |
(%) |
(%) |
index |
|||
|
58.3 |
1.679 |
2.72 |
1.681 |
58.7 |
33.8 |
24.9 |
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Particle size distribution, % |
Total salt |
|||||||
|
Sand |
Silt |
Clay |
pH |
Organic |
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|
concentration |
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(gt;0.075 mm) |
(0.075–0.002 mm) (lt;0.002 mm) |
(g=l) |
matter |
|||||
|
(%) |
||||||||
|
2.8 |
73.8 |
23.4 |
7.8 |
46.16 |
1.1 |
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Table 2. Chemical analysis results of pore water of Lianyungang marine clay |
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Total salt |
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Ratio of concentration |
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Items |
SO42 |
Cl Ca2thorn; |
Kthorn; Mg2thorn; |
Nathorn; Cl =SO42 |
(%) |
|||
|
Salt content |
3.51 |
25.53 0.57 |
0.45 |
2.1 |
14 |
19.67 |
4.91 |
|
|
(g=L) |
||||||||
|
Molarity |
36.56 |
719.15 14.25 |
11.54 |
87.5 |
608.7 |
|||
|
content |
||||||||
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(10 3 mol=L) |
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连云港海洋粘土孔隙水分析结果。 结果表明，孔隙水中的主要盐组成是氯化钠。 基于湿法筛分和比重计分析（如图2所示），本研究中使用的土壤含有2.8％的砂和97.2％的细粉（73.8％的泥沙和23.4％的粘土），这表明连云港海洋 粘土绝大部分由淤泥和粘土组成。天然粘土孔隙水的pH值约为7.8，接近中性。 Liu et al。 （2011）报道，矿床中最主要的粘土矿物是伊利石 - 蒙脱石混合层矿物和伊利石。 这些结果表明，连云港海洋粘土不仅含水量高，孔隙比高，压缩性高，而且含有高含量的氯化钠盐。
图2.土壤颗粒分布曲线。 （彩色图在线可用）
水泥
普通波特兰水泥I型用于研究水泥含量（干重土壤的重量比，称为aw）对稳定粘土的强度和刚度的影响。 水泥的化学成分见表3。
测试方法
为了研究盐浓度的影响，通过洗涤方法处理粘土以消除盐（Xing et al。2009）。洗涤方法如下：将建筑领域的连云港海洋粘土风干，粉碎，筛分，分散在蒸馏水中24
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