降温过程中NaCl盐渍土相变的电化学特征

氯盐渍土是中国西北寒旱区一种典型的盐渍土类型,其电化学特征是深入理解盐渍土腐蚀病害机理的关键。为探究盐渍土孔隙溶液相变与其电化学特征之间的联系,以NaCl盐渍粉质黏土为研究对象,测试了不同含盐量和温度条件下NaCl盐渍土的电化学阻抗谱。研究表明:NaCl盐渍土阻抗随着测试频率的增加而逐步降低,并在高频率时逐步达到稳定。NaCl盐渍土的阻抗模的对数值在冻结前随温度的降低线性增加,而在冻结后,冰晶和盐结晶的生成导致土体阻抗模值发生显著增加。NaCl盐渍土在冻结前表现为一段容抗弧,而在冻结后,由相变导致的土体水盐迁移使得土体在出现阻抗弧后又存在一段扩散阻抗。根据土体在冻结前后的导电路径,建立了土体在冻结前后的等效电路模型,并在此基础上分析了土体孔隙溶液相变与对应电路元件之间的联系。此研究对深入理解盐渍土电化学特征及孔隙溶液相变规律具有重要意义。

考虑水盐相变的盐渍土基质吸力的温度效应

基质吸力是引起土体中水分迁移的驱动力,对探究土体中水盐迁移动态具有重要的意义。为研究由温度变化诱发的盐渍土孔隙溶液相变对土体基质吸力的影响,用pF meter测试了不同NaCl和Na_(2)SO_(4)比例的盐渍土在不同温度条件下的基质吸力。试验结果表明:在水盐相变发生前,盐渍土基质吸力随温度的降低呈线性增加;而当降温过程中有水盐相变发生时,土体基质吸力随温度的变化趋势会发生明显突变。NaCl和Na_(2)SO_(4)对土体水盐相变规律影响不同,使得含不同比例NaCl和Na_(2)SO_(4)的复合盐渍土基质吸力呈现较大的区别。2%NaCl+4%Na_(2)SO_(4)的盐渍土在19和-9℃附近发生盐结晶相变和二次相变,而4%NaCl+2%Na_(2)SO_(4)的盐渍土两次相变分别发生在11和-16℃附近。水盐相变导致土体液态含水率明显降低,进而引起复合盐渍土基质吸力在两个相变阶段均有明显增加。NaCl抑制土体中液态水发生冰水相变,Na_(2)SO_(4)容易在正温结晶,故Na_(2)SO_(4)主要影响土体正温时的盐结晶规律,NaCl则主要影响土体在负温条件下的冰晶产生规律;二者比例不同造成土体盐结晶温度和二次相变温度有明显差异,使得复合盐渍土的水盐相变规律更加复杂,其基质吸力随温度的变化更加难以预测。此外,该研究进一步探究了冰、盐结晶量对基质吸力变化的贡献,为深入理解盐渍土的相变过程和基质吸力之间的关系提供了有效参考。