关键词:
地聚物
固化黄土
力学性能
微观机制
胶凝物质
孔隙体积
摘要:
近年来,西北地区极端降雨导致黄土路基边坡失稳滑坡现象多发,为解决此类工程事故,以钢渣(steel slag,SS)和煤矸石(coal gangue,CG)为原材料、水玻璃和脱硫石膏(desulfurization gypsum,DG)为活化剂制备了一种高强度的钢渣-煤矸石地聚物(steel slag-coal gangue geopolymer,SC-GP)来固化黄土。首先通过28d无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,UCS)试验确定了SC-GP的最优配合比。然后以SC-GP的最优配合比制备不同养护龄期和SC-GP掺量的固化土试样,通过UCS试验、直剪试验、崩解试验、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)试验和压汞法(mercury intrusion porosimetry,MIP)等试验从宏观和微观两个方面研究养护龄期和SC-GP掺量对固化土力学性能的影响规律。结果表明:SC-GP的最优配合比SS:CG:DG为40:54:6,水玻璃模数为1.2,水玻璃掺量为22%。SC-GP可以显著提升黄土的力学性能,并有效减缓固化土在水中的崩解率。当养护龄期达到28d时,SC-GP掺量为20%的固化土UCS和黏聚力分别为359.09 kPa和112.76 kPa,分别是重塑黄土的3.45倍和2.3倍,且在300 min内固化土在水中几乎不发生崩解,崩解率不到1%。微观机制研究发现,SC-GP固化土中产生了许多C-S-H(水化硅酸钙)和C-A-S-H(水化硅酸铝钙)等胶凝物质;大孔径孔隙体积减小,而小孔径孔隙的体积相对增大。