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PBFC防渗材配比对压强影响分析

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)膨润土对防渗浆材抗压强度的影响按照实验方案对不同膨润土掺量PBFC防渗浆材及其不同龄期试块进行抗压强度测试,试验结果见表4.8。由图4.4可知,防渗浆材的抗压强度增加的幅度随着养护时间的增长呈现减小趋势,这说明水泥对浆材强度的影响随着浆材养护时间的增加是减小的,与养护龄期和抗压强度的关系基本一致。研究证实,碳酸钠和PVA对防渗浆材抗压强度的影响主要是对膨润土的影响。

PBFC防渗材配比对压强影响分析

1)水泥对防渗浆材抗压强度的影响

按照实验方案(表4.1),对不同水泥掺量的PBFC防渗浆材及不同龄期试块进行抗压强度测试,试验结果见表4.7。对实验数据进行统计分析,分别得出水泥掺量-抗压强度、养护龄期-抗压强度之间的关系曲线,如图4.1、图4.2所示。

表4.7 不同水泥掺量的防渗浆材配比测试结果

图4.1 水泥掺量-抗压强度关系曲线

图4.2 养护龄期-抗压强度关系曲线

由图4.1可知,在其他掺量不变的情况下,随着水泥掺量的增加,防渗浆材的抗压强度随之增大;水泥掺量从180 g/L增至220 g/L,7 d龄期固结体强度从163 kPa增至295 kPa,增加了132 kPa,而56 d固结体强度从418 kPa增至790 kPa,增加了372 kPa。由图4.2可知,浆材的抗压强度增加的幅度随养护时间的增长呈减小趋势,这说明水泥对浆材强度的影响随浆材养护时间的增加是减小的。

由于水泥水化过程中会释放大量的钙离子,从而使得膨润土发生钙化反应,向钙基膨润土转变,与钠基膨润土相比,钙基膨润土更易导致浆材泌水。而浆材的强度随着龄期的增长而提高,因此,防渗浆材的固结强度主要与水泥掺量有关。浆材的抗压强度随着水泥掺量的增加而提高。而随着养护龄期的增长,水泥水化完全,一般来说,水泥水化在养护龄期的28 d内完成,而后期防渗材料强度的增长主要是由于养护后期粉煤灰火山灰反应。这是造成后期防渗材料强度增长的主要因素,但这只是组成防渗浆材强度的一部分,且不是主要因素,因此,随着防渗浆材养护龄期到28 d后,防渗浆材的强度仍旧持续增长,但强度增长速率减缓。

2)膨润土对防渗浆材抗压强度的影响

按照实验方案(表4.1)对不同膨润土掺量PBFC防渗浆材及其不同龄期试块进行抗压强度测试,试验结果见表4.8。对实验数据进行统计分析,分别得出膨润土掺量以及养护龄期与抗压强度的关系曲线,如图4.3、图4.4所示。

表4.8 不同膨润土掺量的防渗浆材配比测试结果

图4.3 膨润土掺量-抗压强度关系曲线

图4.4 养护龄期-抗压强度关系曲线

由图4.3可知,随着膨润土掺量的增加,7 d龄期固结体的强度也随之增加,但增幅不大,膨润土从180 g/L增至220 g/L,浆材的强度只增加了97 kPa;对于14 d龄期固结,随着膨润土掺量的增加,浆材的强度呈现先增大后减小的趋势,膨润土从180 g/L增至190 g/L,浆材的强度达到最大值,为361 kPa,但是膨润土掺量继续增加,浆材的强度呈现减小趋势,膨润土掺量为220 g/L,浆材的强度达到最小值,与最大抗压强度相比分别减小了74 kPa,28 d与56 d龄期的固结体变化规律类似。由图4.4可知,防渗浆材的抗压强度增加的幅度随着养护时间的增长呈现减小趋势,这说明水泥对浆材强度的影响随着浆材养护时间的增加是减小的,与养护龄期和抗压强度的关系基本一致。(www.xing528.com)

分析其原因,这是因为在水化过程中,膨润土吸附了大量的水分子后体积膨胀。当在膨润土泥浆中加入水泥时,膨润土中的蒙脱石会与水泥和粉煤灰的水化产物Ca(OH)2发生反应,生成的产物硅酸钙和铝酸有助于浆材强度的提升,但比较而言,膨润土中蒙脱石的化学反应对强度的贡献是非常小的。大多数膨润土不与水泥和粉煤灰发生反应,而是由水泥和粉煤灰填充于水化后形成的水泥粉煤灰骨架结构,对水泥粉煤灰骨架进行加固。因此,增加膨润土的掺量可以提高浆材固结体的强度。然而,当膨润土掺量过多时,膨润土填充于水泥水化产物骨架中会导致浆材固结体的强度降低,所以,膨润土的掺量需要控制在一定范围内才能有助于提高浆材固结体的抗压强度。

3)碳酸钠和PVA对防渗浆材抗压强度的影响

按照实验方案(表4.1)对不同碳酸钠和PVA掺量的PBFC防渗浆材及其不同龄期试块进行抗压强度测试,试验结果见表4.9。对表4.9的实验数据进行统计分析,得出碳酸钠和PVA掺量与抗压强度之间的关系曲线,如图4.5所示。

表4.9 不同碳酸钠和PVA掺量的防渗浆材配比测试结果

图4.5 碳酸钠和PVA掺量-抗压强度关系曲线

由图4.5可知,对于7 d龄期的固结体,当碳酸钠和PVA掺量在1.0 g/L到2.5 g/L时,其强度基本不变,而当碳酸钠和聚乙烯醇掺量为3.0 g/L时,其强度会突然降低,14,28,56 d龄期的固结体强度变化规律与其类似。

为进一步探究碳酸钠和膨润土对防渗浆材固结体强度的影响原理,取C1,C3和C5 3组样品养护28 d试件进行烘干、破碎、取样,在扫描电镜下测试三组试样的SEM图。C1配比防渗浆材SEM如图4.6所示,C3配比防渗浆材SEM如图4.7所示,C5配比防渗浆材SEM如图4.8所示。

研究证实,碳酸钠和PVA对防渗浆材抗压强度的影响主要是对膨润土的影响。在图4.6和图4.7中,当碳酸钠和聚乙烯醇的掺量为1.0 g/L和2.0 g/L时,防渗浆材内部颗粒分散较为均匀且颗粒粒径较大,膨润土对水泥-粉煤灰骨架的“加固”作用较为明显,在图4.8中,当碳酸钠和PVA掺量为3.0 g/L时,膨润土的吸水膨胀性进一步增强,导致膨润土的晶层结构空间增大,这时膨润土对水泥-粉煤灰骨架的“加固”作用相对较低,主要体现在防渗浆材的抗压强度的是强度有所降低。

图4.6 C1配比防渗浆材SEM图

图4.7 C3配比防渗浆材SEM图

图4.8 C5配比防渗浆材SEM图

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