在同样水泥掺量下,pH 值为7.2 的GT3 的固化土的SI=-0.09,表明GS3 尚处于CH 不饱和状态,而pH 值为8.9 的GT4 的固化土的SI=0.06,表明GS4 中CH 已饱和;显然土样原始pH 值低于GT3的土样GT1、GT2 的固化土中也都处于CH 不饱和状态;且土样的pH 值越低,固化土SI 也越低。而土样原始pH 值高于GT4 的土样GT5、GT6 的固化土中也都处于CH 饱和状态。qu 随土样pH 值(即随固化土SI)的提高而提高,但当固化土CH 饱和之后,qu 则不再随土样pH 值(即固化土SI)的提高而增长。
对于CH 已经饱和的GS4~GS6,增加CH 并不能提高qu;而对CH 尚未饱和的GS1~GS3,随着CH 掺量的增加,qu 相应提高,但当CH掺量提高到一定程度后,进一步增加CH 掺量,qu 不再提高,且最终各固化土强度基本一致;土样pH 值越低,达到qu 不再提高的CH 掺量相应越高。qu 不再随CH掺量增加所对应CH掺量应该就是使固化土CH达到饱和的掺量。
土与水泥拌合后,水泥水化生成CH 和C-S-H,前者对固化土强度没有直接影响,而后者是固化土强度的主要贡献者,C-S-H按下式生成[2]:Ca2 (aq.) xHSiO− (aq.) OH− (aq.)↔2 2 xCaO⋅SiO ⋅H O,显然 Ca2 ,OH-离子浓度决定了C-S-H 生成量。当固化土中CH 不饱和时,土样对CH的进一步吸收将消耗本应用于生成C-S-H 的Ca2 和OH-,导致C-S-H 生成量减少。
上述试验现象表明:土样pH 值影响固化土CH 饱和度,进而影响固化土强度。固化土中CH 不饱和时,固化土中CH 饱和度决定C-S-H 的生成量,进而决定固化土强度;固化土CH 饱和后C-S-H可以足量生成,而CH 本身对固化土强度没有直接贡献,因此,进一步增加CH、进一步提高固化土CH饱和度,并不能增加固化土强度。
与掺加CH 的结果类似:对于CH已经饱和的GS4~GS6,增加KC、NH、MH、NC,并不能进一步提高qu;而对于CH 尚未饱和的GS1~GS3,随着KC、NH、MH、NC 掺量的增加,qu 相应提高,但KC、NH、MH、NC 掺量提高到一定程度后,进一步增加其掺量qu 不再提高;土样pH 值越低,达到qu 不再提高的外掺剂掺量相应越高。在CH 和不同外掺剂作用下得到的固化土最终强度基本一致。根据这些试验现象可以推断:NH、CH、NC、KC、MH 可以提高固化土SI,通过提高SI 来增加C-S-H 生成量,进而提高qu。
对于NT 系列土样,由CEC 最小的土样NT5 制成的固化土强度最高,随着土样CEC 的增加,相应的固化土强度随之降低;除NS5 中CH 已饱和外,其它各试件中均未达到CH 饱和状态,且随着土样CEC 的增加相应的固化土中SI 下降。可见:NS 系列固化土中,NT5 在掺加15%水泥后再掺加CH,qu 基本没有变化;而其它各土样在掺加15%水泥的基础上,随着CH 掺量的增加,qu 相应提高,但当CH 掺量达到某一值后,进一步加入CH,qu 则不再提高;且最终各固化土强度基本一致。随着土样CEC 的增加,使qu 不再增加的CH 掺量也相应增加。
上述试验结果说明:土样CEC 的增加降低了固化土的SI,进而降低C-S-H 生成量,导致qu 降低。如前所述:随着CH 的加入,固化土中SI 提高,水泥水化产生的C-S-H 生成量相应提高,导致qu 提高;当固化土中达到CH 饱和后,水泥水化产生的C-S-H 可以足量生成,qu 达到最大值;由于CH 对qu 没有直接贡献,此后,进一步增加CH,qu 不再增高;土样CEC越高,导致固化土SI 越低,因此,抵消CEC 作用需要的CH 也越高。
与掺加CH 的结果类似:对于CH尚未饱和的NS1~NS4,随着NH、MH、NC 掺量的增加,qu 相应提高,但掺量提高到一定程度后,进一步增加NH、MH、NC 的掺量,qu 不再提高,且最终各固化土强度基本一致;土样CEC 值越大,达到qu 不再提高的外掺剂掺量相应越高。这些试验现象说明:CH、NH、MH、NC 可以提高固化土的SI,通过提高SI 来提高C-S-H 生成量,进而提高qu。
上述对人工配制的土样的试验研究,分别讨论了因pH 或CEC 造成的固化土CH 不饱和时,外掺剂对qu 的增强作用。天然土中的实际情况较为复杂,天然土样中同时存在pH 和CEC 以及其它因素的共同影响。
在10%水泥掺量下,BS 和TS2 都没有达到CH 饱和状态,TS2 的SI 比BS 的更低,相应的TS2 的qu 也比BS 的低;与之类似,在12%水泥掺量下,WS 和TS1 也都没有达到CH 饱和状态;TS1的SI 比WS 的更低,相应的TS1 的qu 也比WS 的低。
随着CH、NH、NC等掺量的增加,qu 相应提高,但掺量提高到一定程度后,进一步增加掺量,qu 不再提高;土样SI 越低,达到qu 不再提高的外掺剂掺量相应越高。这些试验现象说明:对于天然土中的各种原因造成的固化土CH 不饱和,掺加CH、NH、NC 都可以提高固化土的SI,进而提高qu。