水化物协调性问题

1.3　水化物协调性问题

用水泥和磷石膏作为固化剂加固某些软土，水化反应生成钙矾石的膨胀作用能有效地提高固化土强度；而加固某些软土时，反而使强度降低^［2］。

选取土样BT、TT1，采用普通硅酸盐水泥（PC）作为胶结性固化剂，石膏（G）和硫铝酸盐水泥（LC）构成两种不同膨胀型固化剂，用X－射线衍射分析、差热分析和电子扫描电镜方法测定固化土中胶结性水化物与膨胀性水化物生成量，并测定固化土抗压强度。

BT、TT1在两种膨胀型固化剂作用下形成的固化土中，30d龄期强度最大的固化土及其固化剂配比如表2所示；图3（a）、（b）分别为BT、TT1的固化土抗压强度随龄期的关系曲线。在BT固化土中，BG－1各龄期强度始终低于BS－10，而BSG－10的3d强度后不仅高于BS－10，也高于BS－16。在TT1的固化土中，TG－12强度大大高于TS1－12和TS1－20的强度。TSG－12强度高于TG－12。

表2　固化剂配比及固化土强度

图3　固化土抗压强度与龄期的关系

BSG－10、BG－10和TSG－12、TG－12在各龄期各水化物生成量分析结果见图4。在BT的固化土中水泥水化形成的CSH早期形成速度较快，在7d时CSH生成量已达到28d的60％左右；在BG－10中膨胀性水化物钙矾石AFt也基本上在7d龄期间生成。而BSG－10中的AFt主要在1d前生成。在TT1的固化土中CSH形成速度较慢，在7d时CSH生成量仅是28d龄期的25％左右。TG－12中AFt仍然主要在7d龄期前生成。而TSG－12中AFt则主要在1d内形成。

图4　固化土中水化物形成关系图

AFt形成过程中固相体积膨胀增大120％。各膨胀型固化剂水化物的作用可大致分为两部分：CSH的胶结过程和AFt的膨胀过程。AFt膨胀作用具有双重性，既可填充孔隙使固化土结构密实，又可破坏CSH胶结形成的固化土结构。从上述试验结果可知：AFt的增强效果主要取决于AFt生成过程与CSH生成过程的协调性，AFt生成时CSH胶结已形成的结构越微弱，AFt膨胀的破坏作用就越小，AFt膨胀填充孔隙的增强效果就越显著，如果填充孔隙使结构密实的增强作用强于膨胀对结构的破坏作用，则AFt对固化土就能产生增强作用，如BSG－10和TG－12、TSG－12；反之，如果AFt生成时CSH胶结已形成较多的结构，AFt膨胀的破坏作用占主导地位，导致固化土强度下降，如BG－10。

由上可知，通过调整膨胀性组分和胶凝性组分的水化硬化过程可以使两者协调发展，充分发挥两者对固化土结构形成的不同贡献，获得最高的固化土强度。