水泥固化盐渍土

6.2.2　水泥固化盐渍土

1．水泥土的物理化学反应^［11］

在水泥稳定土的过程中，水泥、土和水之间发生了多种复杂的化学和物理化学作用，从而使土的性能发生了明显的变化。如水泥颗粒的水化、硬化作用、水泥水化产物与黏土矿物之间的化学作用、土颗粒与水泥及水化产物之间的吸附作用、微粒的凝聚作用、水及水化产物的扩散及渗透作用、水化产物的溶解及结晶作用等。

水泥发生水化作用产生具有胶结能力的水化产物，以此提高水泥稳定土的强度。

水泥水化生成的水化产物相互交织搭接，将土颗粒包裹联结起来，使土逐渐丧失了原有的塑性，随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来。因为土颗粒具有非常高的比表面积和亲水性，活性较高，另外土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性，因此水泥土在水化过程中的强度增长相对较快。

2．水泥的凝结硬化过程

水泥与水反应后，由于水泥水化快，而生成物溶解度小，使得在水泥周围很快达到饱和与过饱和状态，形成水化硅酸钙凝胶为主体的半渗透薄膜，使水化速度减慢。随后，由于扩散作用和薄膜内外压力之差，致使薄膜层破裂，水分子进入膜内重新进行反应，直到新的凝胶重新形成为止。这样的过程反复进行至水泥全部水化，分散到饱和溶液的分散介质中，使溶液处于胶凝状态。

微粒在分散介质中作不规则的热运动，互相碰撞着，同时水泥胶凝体膜层向外增厚，使原来被水占据的空间逐渐减小，增加了胶体碰撞的机会，以致于在接触点借分子力凝聚，逐渐在空间联结起来，形成贯穿整体的三维凝聚网状结构。这种网状结构是以分子力为键联结在一起的，因而其结构稳定性差，具有触变性。

在凝聚网状结构形成的同时，距离较近的接触点开始发展为结晶点。又由于水化作用的继续发展，从过饱和溶液中析出的微晶点相应增多，它们相互作用联结，就逐渐形成了三维的结晶网状结构，同样贯穿整体。由于微晶之间是依靠比较强的化学键结合使之联结，接触点上没有薄膜产生，因而具有较高的强度与稳定性，具有结晶缩合结构的特征。

上述这两种网状结构的形成过程是交错进行的，可以认为:凝结是凝聚网状结构的形成过程中的一个特定阶段，此时该网状结构是不稳定的，具有可逆性;而硬化则反映出网状结晶结构的形成和发展。另外，在凝结后凝胶内部尚存在有未水化的水泥颗粒，它们吸收凝胶内部的水分继续水化而使得胶体逐渐脱水干涸，渐趋紧密。

3．水泥在土中硬化的特点

水泥被掺加到土中以后，水泥与土中水发生剧烈的水解水化反应，但是由于水泥颗粒处于土粒的包围之中，故反应速度要比在混凝土中的慢，同时土具有较高的比表面积和吸水性，能和水泥争夺水分。另一方面，土中黏土胶体颗粒与水泥水化产物Ca(OH)₂发生离子交换、火山灰反应、碳化作用等一系列物理化学和化学反应。这些反应虽对土的加固起到一定的作用，但是却使水泥正常的硬化条件遭到破坏。因为水泥是在过饱和Ca(OH)₂的碱性介质中凝结硬化的，Ca(OH)₂与土粒反应后致使介质远远不能形成，从而延缓了硬化速度。再者，由于水泥在Ca(OH)₂的浓度相对较低的条件下凝结硬化，致使形成的含水硅酸盐中CaO的含量较低而影响硬化后的强度。

此外，由于在加固土中水泥用量相对较少，而土又具有髙的比表面，且存在有未被粉碎的土团粒，因而就不可避免地出现水泥不均匀分布现象，即土团粒之间的空隙被水泥颗粒填充，而土团内部则没有水泥，形成独特的水泥骨架结构。