气泡混合轻质土(FCB)强度与耐盐蚀性能的室内试验研究

摘要

气泡混合轻质土（FCB）具有轻质、强度可调节及隔热保温等性能，近年来得到了很大的推广与应用，尤其在公路路基处理方面取得了长足的发展。本文通过室内试验针对气泡混合轻质土在路基处理中的强度与耐盐蚀性能做了相关研究，并取得了以下主要成果： 1.研究了气泡混合轻质土物理特性指标，如密度、吸水性、电阻率和导热系数等参数的变化规律及其机理。 （1）气泡混合轻质土的密度受搅拌时间与搅拌速度和气泡掺量的影响。在气泡混合轻质土的拌制过程中，搅拌时间不宜过长，过长会产生消泡现象及泡沫破裂；搅拌的转速也不宜过大，转速过大会使泡沫直接破裂。气泡掺量是影响轻质土密度的主要因素，气泡掺量越多密度越小。 （2）浸泡时间与气泡掺量对轻质土的吸水性能都有影响。气泡混合轻质土浸泡时间越长，其密度越大吸水越多；气泡混合轻质土的吸水性能随着气泡掺量的增大而变大。 （3）气泡掺量与矿渣掺量都会影响轻质土的电阻率和导热系数。随着矿渣掺量的增加轻质土的电阻率呈增加趋势，并且具有一定的线性相关性；随着气泡掺量的增加轻质土的电阻率逐渐增大；随着气泡掺量的增加轻质土的导热系数呈快速下降的趋势，而随着矿渣掺量的增加，导热系数有增大的趋势，但是变化不明显。 2．研究分析了气泡混合轻质土无侧限抗压强度的影响因素，并且建立了抗压强度与其基本物理性质指标之间的数学关系。 （1）气泡掺量、养护条件、矿渣掺量及纤维长度与掺量都会影响轻质土的抗压强度。气泡混合轻质土的强度随着气泡掺入率的增大而降低；水中养护的轻质土强度相对于标准养护环境下的轻质土强度要高；在相同的养护环境下，适量矿渣的掺入能提高轻质土的强度；轻质土无侧限抗压强度随着玄武岩纤维掺量的增加而增大，纤维长度越长轻质土强度越高，且增大速率越大。 （2）干密度是影响强度的主要因素，它与强度满足一定的函数关系，随着干密度的增大，轻质土无侧限抗压强度逐渐增大；基于气泡掺量的轻质土的无侧限抗压强度与电阻率大体上呈非线性递减关系，轻质土强度随着电阻率的增加而减小；而基于气泡掺量的轻质土的无侧限抗压强度与导热系数大体上呈非线性递增关系，轻质土强度随着电阻率的增加而增大。 3．研究了气泡混合轻质土在不同种类盐溶液中的强度耐盐蚀性能能，并且通过XRD分析揭示了其耐盐蚀性能机理。 （1）轻质土在硫酸钠盐溶液中养护时，硫酸根离子进入的孔洞，生成石膏与钙矾石等膨胀性物质，而气泡的存在，使得可以通过挤压孔洞来释放部分膨胀力，起到了延缓破坏的作用，从而减轻破坏。 （2）轻质土在氯化钠溶液养护时，会产生水化氯铝酸钙，水化氯铝酸钙有一定的膨胀性，起到了填充孔隙，提高基体强度的作用，从而提高轻质土强度。 （3）在复合盐溶液养护时，由于当两种离子共存时，氯离子可以通过快速扩散进入到基体内部，与氢氧化钙反应生成水化氯铝酸钙与 Friedel 盐等，使得生成适量的钙矾石起到了密实作用，轻质土强度得到提升。

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