生物聚合物与地聚物固化软土的力学特性与微观机理
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Mechanical Properties and Microscopic Mechanism of Soft Soil Stabilized by Biopolymer and Geopolymer
摘要: 软土地基因其压缩性高、承载力低，常需通过化学固化等方式加以处理。本研究旨在探究典型生物聚合物与地聚物对软土的固化作用及机理。分别以黄原胶、建筑固废再生微粉+高炉矿渣粉+脱硫石膏粉+碱激发剂、建筑固废再生微粉+水泥+碱激发剂、纯水泥为原料配制4种固化剂（A~D），对某湖相软土进行固化处理。通过无侧限抗压强度（UCS）试验，研究养护龄期、固化剂配比与掺量、干湿循环次数对固化土力学特性的影响，并结合扫描电镜分析其微观机理。结果表明，四种固化剂均可显著改善软土力学性能，但其作用效果与机制存在一定差异。采用固化剂A时，固化土强度随掺量的增加呈先增后减趋势，最佳掺量为黄原胶1.5%，此时28天UCS为376.3 kPa，干湿循环后降低24%；其固化机理主要依赖于黄原胶水化过程中的水分消耗以及生成的水凝胶对土颗粒的胶结作用和孔隙填充效应。当采用固化剂B和C时，固化土强度随固化剂掺量的增加呈稳定增加趋势，最佳配比与掺量分别为再生微粉10%:高炉矿渣粉2.5%:脱硫石膏粉2.5%:NaOH粉0.75%、再生微粉8%:水泥4%:NaOH粉0.72%，对应28天UCS可达1.75 MPa和1.22 MPa，且经过干湿循环后仍能分别维持在1.20 MPa和0.85 MPa以上；两者通过水化产物C-S-H凝胶对土颗粒的包裹胶结与钙矾石对粒间孔隙的有效填充，增强土体结构密实性，从而显著提升软土力学性能。总体而言，固化剂B、C不仅满足《土壤固化剂应用技术标准》强度要求，而且能充分利用固废资源，与纯水泥（固化剂D）相比具有更好的经济性与环保性。
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2025-07-21 15:08:55 |
ChinaXiv:202507.00392V1
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