疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响

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1、第58卷第5期大连理工大学学报Vol.58,No.52018年9月JournalofDalianUniversityofTechnologySept.2018文章编号:1000-8608(2018)05-0456-08疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响姚君,孙秀丽*,刘文化,沈起(江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡214122)摘要:采用压汞试验、渗透率试验和孔隙度试验等方法,研究疏浚淤泥固化土(DSSS)的孔隙度、微观孔隙结构特征、渗流特征及其相互关系.压汞试验结果显示,DSSS的孔隙体积频率分布曲线均为典型的双

2、峰曲线,存在两个集中的孔喉半径区间:0.02~0.04μm和3~30μm.基于DSSS水化反应生成的致密水化产物和孔隙体积频率分布曲线,将DSSS的孔隙直径进行分组,微孔组和中孔组处于峰值区间,微孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐增大,中孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐减小.另外,孔隙度和渗透率试验结果显示,DSSS有效孔隙度随养护龄期逐渐减小主要发生在固化28d前,28d后DSSS有效孔隙度基本保持不变,而DSSS渗透系数仍在降低,在该阶段50%以上的中孔向小孔和微孔转化.因此,提出采用有效孔隙度作

3、为表征DSSS的宏观孔隙特征参数,采用孔径和体积频率值作为表征微观孔隙特征参数,并采用毛细模型建立宏微观孔隙结构参数和渗透性之间的定量关系.关键词:固化土;有效孔隙度;压汞试验;渗透率;孔隙结构;毛细模型中图分类号:TU41文献标识码:Adoi:10.7511/dllgxb2018050030引言之间的相互转化及分布规律是影响疏浚淤泥固化土渗透性的根本原因,但对其转化规律及对渗透宏细微观孔隙结构是影响土体强度、变形、渗性的影响等方面的成果较少,还需要通过大量试透等工程特性的重要内在因素,通过微观试验研验进行深入研究.[1]究可以认

4、识土的许多工程特性的本质.疏浚淤国内外土体微观孔隙结构通常借助于扫描电泥固化土广泛用于路基、基坑回填、人工岛、堤坝镜法、压汞法(mercuryintrusionporosimetry,简加固工程等方面,其工程特性包括强度和变形均[7-9]称MIP)和CT扫描等手段进行研究,其中受到国内外学者的高度重视,在疏浚淤泥固化土MIP是定量研究微观孔隙结构最常用的一种方的强度影响因素及微观机理方面涌现了大量的研法.MIP测定孔径的范围较其他方法宽很多,一[2-5]究成果.疏浚淤泥及固化材料在固化过程中由般可测量的孔径范围为4nm~200μm

5、,可以反映于物理化学反应,固相的微观组成和结构均发生[10]大多数材料的孔隙结构状况.本文采用压汞试变化,土体颗粒间的联结强度增强,颗粒在空间上验研究不同初始密度及不同养护龄期下,疏浚淤重新排列组合,宏细微观孔隙尺寸、孔隙连通性及泥固化土的孔隙尺寸、孔隙分布特征及孔隙间的分布规律也会发生变化,总体上会降低其渗透性.转化规律,结合孔隙度和渗透率试验,研究宏细微[6]孔令荣等研究了上海软黏土在固结压力下微观观孔隙结构特征对疏浚淤泥固化土渗透性的影响孔隙与渗透性的关系,采用水头半径影响模型表规律.达了渗透系数与孔隙的定量关系.宏细微观孔

6、隙收稿日期:2017-12-27;修回日期:2018-05-22.基金项目:国家自然科学基金资助项目(51609102,51709129);江苏省自然科学基金资助项目(BK20170187);大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室开放基金资助项目(LP1613);国家级大学生创新训练项目(201510295065).作者简介:姚君(1992-),女,硕士生,E-mail:947407269@qq.com;孙秀丽*(1976-),女,副教授,硕士生导师,E-mail:sunxiuli@jiangnan.edu.cn.第5期姚君等:

7、疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响4571试验材料及测试方法矿粉,采用激光粒度分布仪测定粒径分布,绘制颗粒级配曲线如图2所示.粉煤灰为F级,偏深灰1.1试验材料色,比表面积为800m2/kg;矿粉为S95级,呈灰疏浚淤泥为无锡市太湖疏浚淤泥,其含水率白色,比表面积为400m2/kg,均由无锡市某厂家为68.9%,液塑限均较高,分别为62.4%和提供,其化学成分如表1所示.激发剂水玻璃是由27.7%;通过X射线荧光分析仪得到淤泥主要化上海某化工厂生产的化学试剂九水硅酸钠,常温学成分如表1所示;采用激光粒度分布仪法和比下

8、呈白色或灰白色粉末状或块状固体,60℃加热重计法分别测定疏浚淤泥的粒径分布,绘制颗粒时呈无色半透明黏稠状液体,化学式Na2SiO3·级配曲线如图1所示.主要固化材料为粉煤灰与9H2O,相对分子质量284.20,模数1.0.表1疏浚淤泥、粉煤灰和矿粉