盐溶液对膨润土-砂混合物膨胀性能的影响

• 作者: 吕立勇 项国圣 葛磊
• 来源期刊: 地下空间与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 膨润土-砂混合物 膨胀变形 有效应力 KCl与CaCl2溶液
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 理论与试验研究
• 页码范围: 1796-1802
• 页数: 7页
• 分类号: TU47
• 语种: 中文

摘要

利用自制固结仪,开展膨润土-砂混合物在蒸馏水及不同浓度的NaCl、KCl和CaCl2溶液下的膨胀变形试验,研究盐溶液浓度和阳离子交换反应对混合物膨胀变形的影响.试验表明,试样在蒸馏水与不同浓度的NaCl溶液下可用同一条em-pe曲线表示,表明NaCl主要通过渗透吸力的作用影响混合物的膨胀变形.K+、Ca2+主要通过置换吸附在钠基膨润土表面的Na+,使得膨胀性能减弱,因此NaCl溶液的抑制性小于KCl和CaCl2.值得关注的是,膨润土-砂混合物在KCl与CaCl2溶液下随浓度的变化产生了不同的膨胀变形规律.当浓度为0.1 mol/L时,由于同浓度下CaCl2溶液中的总离子浓度大于KCl,从而通过渗透吸力的提高增大了有效应力,此时CaCl2的抑制效果强于KCl;而浓度在0.5 mol/L时,CaCl2的抑制效果弱于KCl,因为此时溶液中离子浓度较高,一方面K+可以充分置换吸附在膨润土表面的Na+;另一方面K+更容易嵌入相邻晶层间硅氧四面体中氧原子形成的孔穴里,使得相邻晶层连接起来,导致水分子不易进入层间,无法正常吸水,从而明显地抑制了膨胀变形.