發(fā)布時(shí)間：2021-06-17所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：分散性土屬于一種水敏性土，具有遇水分散流失的特征。通過分散性試驗(yàn)、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)及模擬降雨沖刷試驗(yàn)，研究了木質(zhì)素磺酸鈣改性分散性土的影響因素及其改性機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著木質(zhì)素磺酸鈣摻量的增加，改性土的分
摘要：分散性土屬于一種水敏性土，具有遇水分散流失的特征。通過分散性試驗(yàn)、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)及模擬降雨沖刷試驗(yàn)，研究了木質(zhì)素磺酸鈣改性分散性土的影響因素及其改性機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著木質(zhì)素磺酸鈣摻量的增加，改性土的分散性、崩解性和抗沖蝕性均逐漸改善，在摻量達(dá)到3.0%時(shí)即有著良好的改性效果;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度先增大后減小，壓縮系數(shù)呈先減小后增大的趨勢(shì)，均在0.5%摻量時(shí)取得極值。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，改性土的分散性和崩解性逐漸降低，壓縮系數(shù)顯著減小，抗壓強(qiáng)度逐漸增大。28d齡期時(shí)，0.5%摻量和3.0%摻量改性土的抗壓強(qiáng)度較分散性土分別提升了50%和20%。木質(zhì)素磺酸鈣主要通過雙電層厚度降低、陽離子橋接、顆粒膠結(jié)和疏水基斥水作用來改善分散性土的工程特性，但摻量過高時(shí)，木質(zhì)素磺酸鈣會(huì)優(yōu)先與自身結(jié)合并減弱土顆粒間的吸引力，使得土體孔隙率增大、力學(xué)性能下降。研究表明，木質(zhì)素磺酸鈣對(duì)分散性土具有良好的改性作用，可顯著改善黏性土的水敏性，提高土體的水穩(wěn)性和抗沖蝕性。
關(guān)鍵詞：分散性土;木質(zhì)素磺酸鹽;力學(xué)性質(zhì);改性機(jī)制;模擬降雨沖刷
1引言
分散性土是一種在低含鹽量(或純凈)水中，呈團(tuán)聚存在的顆粒體自行分散成原級(jí)土顆粒的水敏性特殊土[1]，其抗水蝕能力差，容易引起大壩、堤防等擋水建筑物的破壞，對(duì)水利工程造成了嚴(yán)重的潛在威脅。目前對(duì)不良土體的改性主要采取石灰、水泥和粉煤灰等材料進(jìn)行處治，但是這些傳統(tǒng)改性材料有一定的局限性，如嚴(yán)重消耗自然資源、過度污染環(huán)境、增大土體脆性、影響環(huán)境安全[2]等。
木質(zhì)素是一種存在于大部分植物中的可再生的天然高分子聚合物，每年約有1500億噸的木質(zhì)素通過植物的光合作用被生產(chǎn)出來[3]。木質(zhì)素副產(chǎn)品作為造紙行業(yè)和生物燃料制取乙醇的工業(yè)廢渣常被直接排放到江河或焚燒處理，對(duì)環(huán)境造成了很大的負(fù)面影響。在全球范圍內(nèi)，工業(yè)副產(chǎn)品木質(zhì)素的行業(yè)化利用率不足2%[4]，如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)品木質(zhì)素的資源化利用已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
木質(zhì)素副產(chǎn)品可用于油田開采、水處理、高分子材料、建材助劑等[3]。在土體改性方面，歐美等發(fā)達(dá)國家較早地開展了相關(guān)研究。Ceylan等[5]采用兩種木質(zhì)素對(duì)土體進(jìn)行改性，一種來源于商業(yè)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠，另一種是乙醇加工廠的副產(chǎn)品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者均能提高低塑限黏土的強(qiáng)度。Indraratna等[6-7]通過試驗(yàn)驗(yàn)證和理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)隨著木質(zhì)素磺酸鹽用量的增加，粉砂的臨界剪切應(yīng)力、土壤侵蝕系數(shù)等參數(shù)均得到改善。Alazigha等[8]對(duì)澳大利亞昆士蘭州的膨脹土采用木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)其能夠有效改善土的膨脹性和凍融循環(huán)性。Ta'negonbadi等[9-10]用木質(zhì)素磺酸鹽改善了高塑性黏土的剛度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和黏聚力。Li等[11]采用木質(zhì)素磺酸鹽改善了粉土的強(qiáng)度、干濕耐久性和凍融耐久性。
目前，我國對(duì)木質(zhì)素改良土相關(guān)報(bào)道較少，工業(yè)副產(chǎn)品的回收、再利用技術(shù)明顯滯后于發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)對(duì)木質(zhì)素改性土體的研究多集中于粉土[12-13]和黃土[14-16]，而對(duì)于分散性土這一工程危害極大的水敏性特殊土尚無相關(guān)報(bào)道。另外，綜合以上研究發(fā)現(xiàn)：①木質(zhì)素?fù)搅窟^高會(huì)降低土體的強(qiáng)度，但現(xiàn)有研究中并未對(duì)此給出合理的解釋;②木質(zhì)素加固土體的機(jī)制尚未形成統(tǒng)一定論，對(duì)于木質(zhì)素和土體離子交換作用的解釋還處于理論階段，缺乏相關(guān)驗(yàn)證。
因此，綜合考慮改善黏土分散性的必要性、現(xiàn)有改良處理技術(shù)的局限性、木質(zhì)素改良加固技術(shù)的廣闊前景和木質(zhì)素加固土體機(jī)制的不足，本文采用針孔、雙比重計(jì)、碎塊、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓縮、濕化崩解以及模擬降雨沖刷等試驗(yàn)方法，研究木質(zhì)素磺酸鈣摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)土的分散性、力學(xué)性質(zhì)等工程特性的影響，并探討其改性機(jī)制，以期為木質(zhì)素磺酸鹽在土體改性方面的資源化利用提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。
2試驗(yàn)材料及方法
2.1試驗(yàn)材料
2.1.1土樣
本文試驗(yàn)所用原料土取自陜西省楊凌區(qū)連霍高速旁某建筑工地，取土深度約4m。在該土樣中加入0.16%的Na2CO3進(jìn)行分散化處理[17]，其基本物理化學(xué)性質(zhì)如表1所示。經(jīng)針孔試驗(yàn)、碎塊試驗(yàn)、雙比重計(jì)試驗(yàn)、孔隙水陽離子試驗(yàn)和交換性鈉離子百分比試驗(yàn)鑒定[18](表2)，土樣屬于分散性土。
2.1.2木質(zhì)素磺酸鈣
木質(zhì)素磺酸鈣(calciumlignosulfonate)，簡稱木鈣，屬高分子聚合物陰離子表面活性劑，通常來自亞硫酸鹽法制漿的蒸煮廢液，經(jīng)噴霧干燥而成，具有強(qiáng)黏結(jié)性和螯合性，可作分散劑、減水劑和潤濕劑等。試驗(yàn)所用木鈣為上海麥克林生化科技有限公司生產(chǎn)，外觀為棕色粉末狀固體，有芳香氣味，易溶于水，分子式為C20H24CaO10S2，分子量為528.61，純度≥96%，水分約為5%，含碳量約為40%，含硫量約為5%，其1.0%水溶液pH值為7.00。
2.2試驗(yàn)方法
稱取一定量的分散性土，按照干土質(zhì)量比0.5%、1.0%、2.0%、3.0%和4.0%加入木鈣粉末并攪拌均勻，分層噴灑去離子水至預(yù)定含水率，浸潤24h后拌合均勻，制備不同規(guī)格的試樣，并在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件(相對(duì)濕度≥95%，溫度20±2℃)下包裹保鮮膜養(yǎng)護(hù)至預(yù)定齡期后進(jìn)行試驗(yàn)。
擊實(shí)試驗(yàn)表明，隨摻量的不同，木質(zhì)素磺酸鈣改性土的最優(yōu)含水率在16.1%～17.3%范圍之間波動(dòng)，最大干密度均為1.77g/cm3。因此，為方便研究，本文試樣均采用素土的最優(yōu)含水率17.3%進(jìn)行制備。除壓縮試驗(yàn)和模擬降雨沖刷試驗(yàn)分別采用0.96和0.90的壓實(shí)度制備試樣外，其余試驗(yàn)均采用1.00的壓實(shí)度制備試樣。
2.2.1分散性鑒定試驗(yàn)
針孔試驗(yàn)、雙比重計(jì)試驗(yàn)、碎塊試驗(yàn)分別按照美國試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)(AmericanSocietyforTestingandMaterials，簡稱ASTM)的D4647-20[19]、D4221-18[20]、D6572-20[21]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。雙比重計(jì)試驗(yàn)用土為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)束后的中心破碎土樣。
2.2.2力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)
主要參照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123-2019)[22]進(jìn)行。
(1)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：采用YSH-2型無側(cè)限抗壓儀，加載速率為1mm/min，試樣直徑×高為f50mm×50mm。
(2)壓縮試驗(yàn)：采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的GZQ-1型全自動(dòng)氣壓固結(jié)儀，試樣直徑×高為f61.8mm×20mm，依次施加12.5、25.0、50.0、100.0、200.0、400.0kPa的壓力，儀器判斷穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為壓縮變形速率小于0.01mm/h，判斷穩(wěn)定后儀器將自動(dòng)施加下一級(jí)荷載。
(3)崩解試驗(yàn)：采用文獻(xiàn)[23]介紹的“一種可精確測(cè)定土體濕化、崩解與分散的試驗(yàn)裝置”，測(cè)量試樣浸水24h的崩解變化情況，濕化崩解試驗(yàn)裝置示意圖見圖1。
(4)模擬降雨沖刷試驗(yàn)：通過對(duì)比分散性土與摻量為3.0%的改性土在相同降雨條件下邊坡坡面的沖刷侵蝕特性，探究木質(zhì)素磺酸鈣用于分散性土邊坡防護(hù)的可行性。
試驗(yàn)在中國科學(xué)院水土保持研究所人工模擬降雨大廳進(jìn)行，采用側(cè)噴式降雨，降雨高度為16m，設(shè)定雨強(qiáng)為90mm/h，降雨均勻度在80%以上。試驗(yàn)土槽(圖2)的長×寬×高為100cm×50cm×16cm，底板每10cm均勻布置直徑為2mm的孔，土槽底部裝填3cm的沙土層，并在其上覆蓋紗布，以模擬天然土體的滲水情況。沙土層上分兩層夯填共10cm的試驗(yàn)用土，并在層間刨毛。根據(jù)土石壩、路基等實(shí)際工程中常見的填挖方邊坡坡率[24-25]，將坡率選為1:1.5(33.7º)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)降雨時(shí)長為2h，在降雨過程中觀察兩土體坡面形態(tài)的變化，間隔2min接一次泥沙水，待泥沙沉淀后棄去上層清水，將泥沙沉淀在105℃烘箱中烘至恒量，測(cè)記泥沙干質(zhì)量，計(jì)算土體的累計(jì)泥沙量。
2.2.3機(jī)制分析試驗(yàn)
無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣中心破碎土樣取出，風(fēng)干備用。稱取10g風(fēng)干土樣加入無CO2純水，制備土水比為1:5的土水懸液，進(jìn)行酸堿度和電導(dǎo)率試驗(yàn)，試驗(yàn)儀器分別為上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的PHS-3C型精密pH計(jì)和DDS-11A型電導(dǎo)率儀。參照美國試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)制定的交換性鈉離子百分比試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(D7503-18)[26]進(jìn)行試驗(yàn)。掃描電鏡試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行能譜分析，所用試樣規(guī)格同壓縮試驗(yàn)，儀器為美國FEI公司生產(chǎn)的Quanta600FEG場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡。
3改性土分散性試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1木鈣摻量對(duì)改性土分散性的影響
因黏性土的復(fù)雜性，不同分散性試驗(yàn)判別結(jié)果有一定的差異。從工程安全的角度考慮，本文以針孔試驗(yàn)、雙比重計(jì)試驗(yàn)和碎塊試驗(yàn)3種試驗(yàn)中最不利的結(jié)果(即分散性最強(qiáng))作為最終判別結(jié)果。木鈣改性土分散性的試驗(yàn)結(jié)果見表3，針孔試驗(yàn)和碎塊試驗(yàn)的典型照片見圖3。由表3可知，3種試驗(yàn)結(jié)果和最終判別結(jié)果均表明，土樣的分散性隨木鈣摻量的增加呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，土樣由分散性土逐漸變?yōu)檫^渡性土，最終變?yōu)榉欠稚⑿酝痢Ｔ?種試驗(yàn)中，3.0%摻量的木鈣均表現(xiàn)出良好的改性效果，表明一定摻量的木鈣可有效抑制土體產(chǎn)生分散。
3.2養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)改性土分散性的影響
由表3可知，針孔、碎塊、雙比重計(jì)3種試驗(yàn)結(jié)果和最終判別結(jié)果均表明，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，土樣的分散性逐漸降低。養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)木鈣改性土的分散性有著顯著的影響，如無養(yǎng)護(hù)條件下，各摻量土樣的綜合判別結(jié)果均呈分散性;在養(yǎng)護(hù)齡期為1d時(shí)，木鈣摻量為3.0%的改性土的分散性已有顯著的改善;在28d齡期時(shí)，木鈣摻量為2.0%的改性土表現(xiàn)為非分散性土。所以工程實(shí)踐中應(yīng)注重對(duì)木鈣改性土的養(yǎng)護(hù)，尤其是在改性初期。
4改性土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果與分析
4.1無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
改性土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著木鈣摻量的增加，土體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度先上升后下降，當(dāng)木鈣摻量為0.5%時(shí)取得極大值。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期為28d時(shí)，素土的抗壓強(qiáng)度為241.9kPa，木鈣摻量為0.5%的改性土抗壓強(qiáng)度為361.9kPa，較素土提升了50%，增幅明顯;當(dāng)木鈣摻量超過0.5%，隨著摻量的增加，抗壓強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)木鈣摻量為3.0%時(shí)基本和素土相等。木鈣摻量增加后，可能在土體內(nèi)部產(chǎn)生聚集，使得土顆粒圖4改性土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Fig.4Unconfinedcompressivestrengthofmodifiedsoil間摩阻力下降，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，后文5.5節(jié)中結(jié)合機(jī)制分析試驗(yàn)結(jié)果對(duì)力學(xué)性質(zhì)降低的原因進(jìn)行了相關(guān)分析。從圖4還可看出，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，土體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度逐漸增大，但3d后增長緩慢。由此可見，木鈣的摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)改性土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度具有一定的影響。
4.2壓縮試驗(yàn)
改性土壓縮系數(shù)a1-2的試驗(yàn)結(jié)果見圖5。由圖5可知，在齡期大于1d且保持不變時(shí)，隨著木鈣摻量的增加，土體的壓縮系數(shù)a1-2先下降后上升，在0.5%的摻量時(shí)取得極小值。在14d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，0.5%摻量改性土的壓縮系數(shù)僅是素土的53%，降幅明顯。當(dāng)摻量超過0.5%，隨著木鈣摻量的增加，壓縮系數(shù)逐漸增大，當(dāng)摻量為4.0%時(shí)基本和素土相等。
從圖5還可看出，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，改性土壓縮系數(shù)a1-2逐漸減小。1d齡期時(shí)，各改性土的a1-2均較大;在3d齡期時(shí)，改性土的a1-2有一定程度降低;7d齡期后，改性土的a1-2降幅明顯，說明養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)改性土的壓縮特性影響顯著。同無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果一樣，木鈣的摻量和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)改性土的壓縮系數(shù)具有一定的影響。
4.3濕化崩解試驗(yàn)
改性土濕化崩解試驗(yàn)的結(jié)果見圖6。由圖6可看出，隨著木鈣摻量的增加，改性土崩解速率和最終崩解量均降低。養(yǎng)護(hù)齡期超過7d后，木鈣摻量為3.0%和4.0%的改性土均不崩解。(a)0d(b)1d(c)3d(d)7d(e)14d(f)28d圖6改性土崩解過程曲線Fig.6Disintegrationcurveofmodifiedsoil
另外，從圖6(d)～6(f)可看出，齡期達(dá)到7d及以上時(shí)，木鈣摻量為0.5%的改性土崩解曲線近似為一條直線，木鈣摻量為1.0%～2.0%的改性土崩解曲線存在曲線突變。原因是隨著木鈣摻量的增加，土體中的膠結(jié)物質(zhì)逐漸增多，促使土中細(xì)小顆粒產(chǎn)生團(tuán)聚，使土體在浸水后呈塊狀剝落[16]。從圖6中還可看出，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，改性土的崩解速率和最終崩解量均降低。木鈣摻量為0.5%的改性土在各個(gè)齡期下都完全崩解，而其余摻量的改性土抗崩解性均有不同程度地提高。由此可知，在養(yǎng)護(hù)齡期大于1d且保持不變時(shí)，隨著木鈣摻量的增加，改性土的水穩(wěn)性增強(qiáng);在木鈣摻量大于0.5%且保持不變時(shí)，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，改性土的水穩(wěn)性增強(qiáng)。
4.4模擬降雨沖刷試驗(yàn)
分散性土擋水建筑物內(nèi)部在滲流水作用下易發(fā)生管涌滲透破壞，表面在雨水沖刷作用下易發(fā)生沖蝕破壞。目前眾多學(xué)者針對(duì)內(nèi)部孔蝕侵蝕開展了大量研究，但對(duì)危害同樣嚴(yán)重的表面侵蝕研究較少。在較為純凈的雨水作用下，分散性土邊坡往往更易發(fā)生破壞而影響結(jié)構(gòu)物的安全。本文通過模擬人工降雨，研究了分散性土在木鈣改性前后的坡面形態(tài)與產(chǎn)沙量，降雨累計(jì)產(chǎn)沙量如圖7所示，坡面形態(tài)的變化如圖8所示。
由圖7可知，降雨初期，經(jīng)過雨滴濺蝕作用和坡面徑流沖刷作用，兩土槽表面松散的土顆粒均產(chǎn)生分散流失。分散性土在前期產(chǎn)生分散的情況更為嚴(yán)重，前8min坡面受到雨滴的打擊作用，坡面表層大量土顆粒快速崩散流失并堵塞出水孔。因此，經(jīng)疏導(dǎo)后，8～10min時(shí)徑流桶內(nèi)的泥沙含量大幅度增加。隨著降雨歷時(shí)延長，兩坡面累計(jì)產(chǎn)沙量的斜率均逐漸降低，即產(chǎn)沙速率降低，說明坡面表層較為松散的土顆粒已流失殆盡，下部土體較為密實(shí)，不易被雨水沖蝕分散。從圖7中可明顯發(fā)現(xiàn)，降雨結(jié)束時(shí)，改性土累計(jì)產(chǎn)沙量較少，約為分散性土的30%。按照降雨對(duì)坡面土體的侵蝕特征，坡面沖刷侵蝕階段可分為濺蝕、片蝕、溝蝕、坍塌和滑坡[27]。由圖8可看出，降雨結(jié)束階段，分散性土坡面表層出現(xiàn)較多凹陷，坡腳受到徑流掏蝕而嚴(yán)重破損，坡面處于溝蝕階段。而木鈣改性土表面仍較為完好，基本沒有明顯的凹陷和破損，尚未到達(dá)溝蝕階段。由此說明，改性土邊坡抗雨水侵蝕特性要優(yōu)于分散性土。因此，木鈣可用于分散性土的邊坡防護(hù)。
5木鈣改性分散性土的作用機(jī)制
5.1木鈣對(duì)改性土酸堿度的影響
木鈣改性土的酸堿度試驗(yàn)結(jié)果見圖9。由圖9可知，隨著木鈣摻量的增加，改性土的pH值呈冪函數(shù)下降;隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，改性土的pH值逐漸下降，但在養(yǎng)護(hù)齡期超過3d后，改性土的酸堿度隨齡期變化不明顯。圖9改性土的酸堿度Fig.9pHvalueofmodifiedsoil
酸堿度對(duì)土體分散性的影響主要是其改變了黏粒的熱力學(xué)電位[28]。堿性介質(zhì)條件下，若酸堿度升高，即OH−慢慢增多，使得黏粒中礦物的等電點(diǎn)pH差值變大，即黏粒熱力學(xué)電位和電動(dòng)電位變大，黏土顆粒表面暴露出來的羥基的離解程度增大，導(dǎo)致凈負(fù)電荷數(shù)(SiO−)增加，從而吸附更多的鈉離子，使得雙電層中的擴(kuò)散層變厚，也就是結(jié)合水膜變厚，增加了顆粒的分散傾向[29]。反之，若酸堿度降低，則會(huì)降低顆粒的分散傾向。木鈣可降低土體的酸堿度，因此促進(jìn)土顆粒產(chǎn)生絮凝。
5.2木鈣對(duì)改性土交換性鈉離子百分比的影響
交換性鈉離子百分比(exchangeablesodiumpercentage，簡稱ESP)，是指在一定條件下，土壤能夠交換吸附的鈉離子總量與土壤所能交換吸附的陽離子總量之比，是判斷土壤是否堿化的重要指標(biāo)。改性土的交換性鈉離子百分比試驗(yàn)結(jié)果見圖10。由圖10可知，隨著木鈣摻量的增加和養(yǎng)護(hù)齡期的延長，改性土的ESP逐漸下降;齡期超過3d后，改性土的ESP隨齡期變化不明顯。
木鈣加入分散性土后，為土體引入了大量的Ca2+，從而改變了土體中鹽基離子的構(gòu)成，使得Na+相對(duì)含量下降。此外，在相同條件下，Ca2+的交換能力要強(qiáng)于Na+[29]，土體孔隙水溶液中游離的Ca2+會(huì)與吸附在土顆粒上的Na+發(fā)生離子交換反應(yīng)，致使在陽離子交換性試驗(yàn)中土體所能釋放出的Na+減少，綜合作用下促使ESP值呈下降趨勢(shì)。隨著齡期的延長，Ca2+與Na+的離子交換反應(yīng)進(jìn)行得更加徹底，使ESP持續(xù)下降。但是離子交換反應(yīng)的時(shí)間一般較短，齡期超過3d后，反應(yīng)進(jìn)行變緩，所以ESP變化不明顯。根據(jù)雙電層理論，當(dāng)黏土顆粒表面電荷恒定時(shí)，離子濃度越高，離子價(jià)數(shù)越大，雙電層厚度越薄[18]。在土−水−電解質(zhì)系統(tǒng)中，相較于一價(jià)的Na+，二價(jià)的Ca2+的雙電層厚度和水化半徑都要小，絮凝能力更強(qiáng)。因此，木鈣的加入可以減小土顆粒的雙電層厚度，增大顆粒間的吸引力，促使土顆粒絮凝。
5.3木鈣對(duì)改性土電導(dǎo)率的影響
電導(dǎo)率可以反映介質(zhì)中電荷流動(dòng)的難易程度，不同木鈣摻量和養(yǎng)護(hù)齡期下土體的電導(dǎo)率結(jié)果見圖11。由圖11可知，隨著木鈣摻量的增加，土體的電導(dǎo)率值呈現(xiàn)出線性上升的趨勢(shì);隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，土體的電導(dǎo)率逐漸降低。由此來看，木鈣的摻入增大了土體的電導(dǎo)率，意味著改性土孔隙水溶液的離子濃度增大。——論文作者：姬勝戈，王寶仲，楊秀娟，樊恒輝
相關(guān)期刊推薦：《巖土力學(xué)》是一門研究巖石在外界因素(如荷載、水流、溫度變化等)作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、破壞、穩(wěn)定性及加固的學(xué)科。又稱巖體力學(xué)，是力學(xué)的一個(gè)分支。研究目的在于解決水利、土木工程等建設(shè)中的巖石工程問題。它是一門新興的，與有關(guān)學(xué)科相互交叉的工程學(xué)科，需要應(yīng)用數(shù)學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、土木工程學(xué)等知識(shí)，并與這些學(xué)科相互滲透。
