论文部分内容阅读
本文以取自甘肃兰州地区的Q4黄土作为研究对象,将黄土重塑后使用不同浓度磷酸氢二氨(DAP)溶液作为加固剂在最佳含水率下通过锤击夯实,制成单轴压缩试样,养护到一定的龄期后,测定各组试样的单轴无侧限抗压强度。DAP与黄土中方解石(Ca2CO3)反应,生成纳米羟基磷灰石(nano-HAP)网状结构,从内部加固土体。试验设置水泥改性土作为对照组,并验证使用氯化钙(CaCl2)溶液作为外来钙源的影响。试验使用扫描电镜和能谱分析(SEM/EDX)以及X射线衍射图谱(XRD)对试样进行微观形貌、元素分布和晶体组成分析,研究水泥和DAP对土体的加固效果的差异及DAP加固黄土机理。试验结果表明:(1)水泥土通过水泥与黄土中某些成分的水化反应,能够提升土体强度,改善土体性能,掺入8%的水泥土加固效果最好,水泥土早期强度偏低,过量添加容易发生塑性变形,产生裂缝;(2)单掺DAP溶液的黄土试样抗压强度随着掺入DAP溶液浓度的增加而逐步增大,使用3.0mol/L的DAP溶液对土体的加固效果最好,黄土试样的3天、7天、14天和28天抗压强度分别提高了 290%。、350%、420%和460%。DAP加固试样的早期强度发展较快,14d后逐渐放缓,但是后期强度仍有一定的提高;(3)SEM微观表征试验表明,加固黄土的微观形貌发生明显变化,EDX和XRD分析证实了土中的方解石与DAP发生络合反应生成含磷的HAP成分,HAP的生成量和结晶程度随着掺入DAP溶液浓度的增加而不断增加,掺入的DAP溶液浓度在3.0mol/L时,生成的HAP量最多,结晶最明显。(4)通过微观分析得出DAP加固黄土的微观机理:黄土试样中加入DAP后,土中的方解石与DAP反应生成nano-HAP沉淀附着在土颗粒表面和填充在土内部的孔隙中,该结构的胶结能力较碳酸钙更强,能够胶结相邻土颗粒,增加土颗粒粗糙程度,增大土体内摩擦角,提高其抗压强度,由于黄土中加入CaCl2作为补充钙源对黄土强度提升有限,甚至抗压强度比同浓度单掺DAP溶液的试样要低。本文试验研究表明,DAP可作为一种新型土体加固剂,对于含钙土体单掺即能够有效提高土体的单轴抗压强度,在提高土体强度的同时,减少工程中注浆、改性加固消耗的水泥和石灰,降低能耗和污染。