CO_(2)碳化水泥土抗压强度与微观机制研究

CO_(2)碳化与水泥水化协同加固技术是兼具固化增强和实现CO_(2)永久封存的新方法。目前关于CO_(2)碳化水泥固化土抗压强度、耐久性及微观机制的研究尚不深入。通过抗压强度、扫描电镜、长期浸水、干湿循环和冻融循环等试验,依据表观形貌、抗压强度和强度软化系数等指标,全面评价了CO_(2)碳化水泥土的力学表现和耐久性。结果表明:水泥掺量增加促使试样抗压强度持续增长,碳化试样抗压强度高于标准养护试样,最佳水泥掺量为25%;CO_(2)浓度增大可加快CO_(2)扩散速率和碳化反应进度,试样碳化深度和抗压强度随之增加,碳化试样抗压强度高于标准养护试样;生成的方解石和霰石是CO_(2)碳化水泥固化土强度显著增长的根本原因;标准养护水泥固化试样抵抗浸水软化、干湿循环和冻融循环破坏的能力高于碳化试样;碳化3 d试样抗冻融循环等耐久性最差,试样表面出现大范围块体剥落;标准养护7 d碳化1 d试样具有良好耐久性;短期浸水时,碳化试样抗压强度高于标准养护试样;干湿循环时,碳化固化试样强度软化系数保持在0.8以上,最高达0.9且抗压强度超过5.5 MPa;冻融循环时,碳化的固化土试样抗压强度高于标准养护试样。研究成果可为CO_(2)碳化与水泥水化协同加固地基土技术的研发及工程应用提供参考。

CO_(2)碳化水泥固化土力学性能与微观机理研究

CO_(2)碳化-水泥水化协同固化土是兼具固化增强和CO_(2)永久封存双重效能的新颖技术。然而,碳化水泥固化土宏微观特征与耐侵蚀性的研究,目前明显偏少。通过抗压强度、扫描电镜、X射线衍射和硫酸盐侵蚀试验,深入评价CO_(2)碳化-水泥协同固化土抗压强度、微观机制与耐侵蚀性。结果表明:水分软化作用引起湿水养护碳化试样抗压强度低于标准养护试样,二者高低与标准养护时间、碳化时间及施作顺序紧密相关;CO_(2)碳化反应消耗水泥固化体系内部水化产物,生成细长棒状霰石和立方体状方解石,密集堆积于粒间孔隙和颗粒表面进而提高试样密实度与抗压强度;硫酸钠溶液浸泡试样整体完整性良好,仅局部有少量土粒脱落,水泥固化土抵抗硫酸盐侵蚀能力依次为B-7d>7d-C-1d>C-3d;三种试样抗压强度随浸泡时间变化规律基本一致,即抗压强度先快速下降,之后逐渐回升并有持续增长趋势。

初始含水率对活性MgO碳化红黏土特性的影响

针对红黏土不良物理力学特性造成的工程问题,采用活性MgO结合CO_(2)碳化加固技术对其进行改良。通过一系列土工试验探究不同初始含水率和碳化时间对试样物理力学特性的影响;结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)试验,揭示活性MgO碳化固化红黏土的微观结构变化。结果表明:改良后红黏土的质量和体积明显增加,显著改善了红黏土高含水量的不良特征,同时有效吸收CO_(2)气体(18%~42%);活性MgO碳化固化红黏土的强度能够在较短时间内得到提升,但强度的提升幅度受到初始含水率和碳化时间的影响,且无侧限抗压强度与CO_(2)吸收率保持良好的一致性。通过微观结构分析发现,碳酸镁石、球碳镁石和水菱镁石等水合碳酸镁产物是碳化固化红黏土物理特性变化及强度提升的主要原因。活性MgO碳化固化红黏土具有较好的优势,能够有效改善红黏土的物理力学性能。