摘要
随着我国经济贸易的逐渐发展，“海洋强国”和“一带一路”战略成为了我国当前的战略重点，在各个沿海区域城市都想要以海岸、滨海等区域的特殊性带动当地的经济发展，都在大力发展土木工程建设，水泥土的用量在各个沿海区域急剧增加，在沿海区域的各类工程建设（人工造岛、码头港口、跨海大桥、跨海隧道等）的地基处理中水泥土被广泛运用。但是在实际工程应用中，水泥土结构会受到近海环境中存在得大量Mg2+、Cl-和SO42-等腐蚀性介质腐蚀和海啸、海浪冲击、行驶车辆、地震和台风冲击等反复动力荷载作用。然而，由于水泥土加固体的强度提高与增长特性受地基土性质和环境条件的影响显著，海水腐蚀和动荷载作用会使得水泥土基结构劣化，严重危害其安全与正常使用。可见，改善近海腐蚀环境下水泥土力学性能，提升其强度研究，是我国当前近海工程建设亟待解决的一个重要课题,为了解决该问题，本文采用在水泥土中添加改良剂的方法，掺入适量的纳米SiO2提高水泥土整体性能。 为探究纳米SiO2改良水泥土抵抗循环动力荷载—海水腐蚀耦合作用的效果，通过水泥土动三轴试验和核磁共振（NMR)试验、扫描电镜（SEM）试验，获取不同浓度模拟海水溶液和时间下动力特性参数（动应力—动应变关系、动弹性模量、滞回曲线斜率、滞回圈面积、阻尼比）及不同浓度模拟海水溶液腐蚀环境下的扫描电子显微镜图和NMR曲线图。分析模拟海水溶液浓度和腐蚀天数对纳米SiO2改良水泥土的影响、水泥土经纳米SiO2改良前后在腐蚀环境下的孔隙结构、土体内部微观结构分布特征。试验结果表明在水泥土中掺入适量纳米SiO2可以用来解决近海周边水泥土的强度不足和海水腐蚀问题。相关试验结论如下： （1）对清水养护环境下养护7天的纳米SiO2不同掺量改良水泥土进行动三轴试验，通过分析其动力特性参数，分析得出纳米SiO2改良水泥土的最佳掺量aw=2.5%（aw=纳米SiO2质量/湿土质量×100%）。 （2）采用工厂加工生产的海水素配置所需不同浓度的模拟海水溶液，对纳米SiO2掺量aw=0%、2.5%的水泥土试样进行腐蚀，腐蚀对应所需时间后进行动三轴试验，分析其动力特性变化规律：1）水泥土经过适量纳米SiO2改良后，土体刚度与弹性得到改良，土体的极限应力强度、动弹性模量都得到提高，土体内部因循环动荷载作用而造成的能量损耗降低、波在土体内的传播能量损耗减少；2)海水腐蚀环境下，随着海水浓度的增大，对土体的腐蚀性越强，水泥土的极限应力强度、动弹性模量明显下降，经适量纳米SiO2掺入水泥土中改良后，有效减缓了土体因海水腐蚀而造成的极限应力强度、动弹性模量下降的趋势。 （3）通过分析核磁共振（NMR）试验的NMR曲线可知，水泥土经纳米SiO2掺量aw=2.5%改良后，相对于普通水泥土来说，改良后水泥土内部的整体孔隙结构有所改善，土体内部的大、小孔隙的数量均有所减少、内部结构优化，土体抵抗循环动力荷载—海水腐蚀耦合作用的能力增强。 （4）通过观察分析扫描电镜（SEM）试验所得的不同倍数放大的经海水腐蚀28天的纳米SiO2改良水泥土、普通水泥土的照片，发现水泥土在经过纳米SiO2改良后，表面生成纤维状、细针状的C-S-H，板状的Ca(OH)2晶体，化学产物明显增多，呈现出不同的生成物状态与孔隙结构，较普通水泥土来说土体内部化学产物更多、化学产物状态更有利于水泥土的强度增强，改善土颗粒间的胶结程度，减少土体孔隙，使得土体整体框架更为稳定，土体抵抗循环动力荷载—海水腐蚀耦合作用的能力增强。
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