SEM分析揭示改性水玻璃固化黄土的水稳性机理

扫描电子显微镜简称扫描电镜（SEM），实验分析时把处理好的样品放入扫描电镜中，将高速电子束经聚集后轰击样品表面，用探测器收集二次电子的发射信息进行接收处理，在荧光屏上观察样品的表面形态，并进行拍照。

本次测试采用日本电子公司生产的JSM-5600 LV型低真空扫描电子显微镜。

20°Bé，20℃～80℃改性水玻璃固化黄土的SEM如图6-5所示。总体上来说，固化黄土的微结构具有如下特点：依然具有粒状架空结构，孔隙内充填有少量凝胶；黄土颗粒表面有少量吸附物，固化时化学反应所生成的凝胶薄膜包覆在黄土骨架颗粒表面上，颗粒由点接触变为面接触，增大了颗粒之间的接触面积，加强了颗粒间的连接力和胶结能力。

观察、对比同一浓度不同温度下固化黄土样的SEM图像可以看出，20℃水玻璃固化黄土架空孔隙内有少量的充填物，骨架颗粒以单粒为主，颗粒形态为棱角状和次棱角状，棱角清晰，土中颗粒多呈点接触，接触面积小，孔隙以架空孔隙为主。40℃、60℃水玻璃固化黄土孔隙内充填有少量凝胶如图6-5中b、c黑色框中所示，颗粒形态以次棱角状为主，黄土颗粒表面被凝胶薄膜所包覆，颗粒边缘粗糙不清，颗粒由点接触向面接触转变，孔隙仍以架空孔隙为主。(www.xing528.com)

图6-5　不同温度下20°Bé水玻璃固化黄土样SEM

80℃水玻璃固化黄土孔隙内充填有凝胶，颗粒形态以次棱角状和次圆形为主，黄土颗粒表面被凝胶薄膜所包覆，土中颗粒多呈面接触，孔隙以架空孔隙为主，通过凝胶薄膜将黄土颗粒黏结成为一个整体（如图6-5d中黑色框中所示）。表明随着温度的升高形成凝胶物质越多，凝胶物质充填了部分孔隙，但没有改变黄土粒状、架空的微结构，颗粒之间的接触由点接触向面接触转变；随着温度的升高，凝胶薄膜越来越多，将黄土颗粒黏结成为一个整体，而且分子运动的加剧使得Na+离子进入小孔隙中形成凝胶填充了部分孔隙，使得小孔隙增多。凝胶薄膜不仅加强了黄土骨架颗粒间胶结物联结力，限制了黄土颗粒自身的形变，其本身也具有强度，导致黄土的强度增大。80℃时产生的凝胶明显多于其他温度下产生的凝胶，而黄土粒状、架空的微结构特征未改变。因此，改善黄土强度的原因主要为凝胶成分的产生及其量的变化。