为了进一步研究硅化黄土的微结构特征,如孔隙表面积、孔隙体积、孔径分布、平均孔径等,对硅化加固前后黄土的孔结构进行定量测试。试验采用Micromeritics ASAP 2010比表面和孔径分布测定仪进行测定,孔径测试精度17埃米(Å)。用N2吸附和BET规程(即Brunauer,Emmett和Teller制定的直接由固体上气体或蒸气吸附等温线测定粉末固体表面积的方法)测定矿物的表面积。ASAP 2010比表面仪是使用动态吸附法,即样品在恒温及给定的压力下吸附N2,直至样品重量不再改变时,样品所增加的量即为吸附量,再改变压力重复测试,求得吸附量与压力的关系并作图计算。BET理论是动态吸附表面积测定仪的理论基础。
产生物理吸附的原因是由于矿物的表面分子具有表面能,一般来说,大块固体的表面也有吸附现象,只是由于其表面太小,吸附现象不明显。对于高度分散的固体,由于表面很大,吸附现象就非常明显。
表面积孔隙分析仪测试的是土体在三维空间上微结构特征。表面积孔隙测试资料分析整理后汇总于表5-13,表列的各种孔隙结构特征值分析如图5-16,具有以下特点:
(1)孔径特点:ASAP 2010型分析仪孔径测试精度在17~3000Å,而黄土硅化前后所测试的孔径主要分布在17~1500Å间。天然黄土的平均孔径为98.3464Å,13 a~24 a硅化黄土的平均孔径为103.2789Å。黄土硅化后,孔径分布基本无变化,平均孔径并没有减小。
(2)硅化黄土孔隙体积大于天然黄土的相应值。13a~24a硅化黄土的孔隙体积平均值为0.058537 mL/g,天然黄土的孔隙体积为0.037797 mL/g。黄土硅化后,孔隙体积没有减小。(www.xing528.com)
(3)加气硅化黄土孔隙表面积显著增加。天然黄土的孔隙表面积为17.8104 m2/g,13 a~24 a硅化黄土的孔隙表面积值在27.2413 m2/g~27.8698 m2/g间,其平均值为27.4735 m2/g,与前者相比增加了52.95%~56.48%。
表5-13 黄土硅化前后孔结构特征汇总一览表
图5-16 天然黄土(0年)与硅化黄土孔结构对比图
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