摘要
我国东南沿海地区广泛分布着淤泥质软土，这类土孔隙比大、含水率高、强度低、压缩性高，需要经过改性处理才能用作路基、河堤等填筑材料。水泥固化是最常用的改良方法，但在长期的应用中发现，水泥生产过程中资源和能源消耗大且释放大量CO2，这与“双碳”目标相悖。因此，有必要寻求环境污染小、固化性能优越的新型环保固化材料替代水泥进行软土固化处理。氯氧镁水泥（MagnesiumOxychlorideCement，简称MOC）是一种气硬性胶凝材料，具有高强、早强、绿色环保等特点。本文以无锡地区软黏土为主要研究对象，采用无侧限抗压强度试验（UCS）研究了MgO/MgCl2摩尔比、水氯比（H2O/MgCl2摩尔比）、养护龄期对MOC固化软土力学性能的影响，在此基础上评估了MOC对软黏土、粉质黏土以及砂土的固化效果。采用浸水软化试验评估了不同改性剂对MOC固化软土耐水性改善效果。最后，采用X射线衍射（XRD）试验和电子显微镜扫描（SEM）试验探究了MOC固化机理和耐水性改善机理。主要研究内容和结果如下： (1)MOC固化软土最优的水氯比区间与MgO/MgCl2摩尔比有关，当MgO/MgCl2摩尔比为3:1~5:1时，最优水氯比区间为17~20。当MgO/MgCl2摩尔比为6:1~7:1时，最优水氯比区间为29~47。MgO/MgCl2摩尔比为3:1~4:1，主要产物时5相和3相产物；MgO/MgCl2摩尔比为5:1~7:1，主要产物为5相和Mg(OH)2。MOC固化砂土固化效果最优，7d强度最高可达28MPa，固化粉质黏土效果次之，7d强度最高可达9MPa，固化软黏土强度最低，7d强度最高可达4MPa。 (2)MOC固化软黏土无侧限抗压强度均随着龄期增长呈现先上升后下降的趋势。通过微观试验可以观察到MOC固化软土主要产物为5相（5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O）、3相（3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O）和Mg(OH)2。随着养护龄期的增长，5相有向3相转化的趋势，造成了试样强度的减弱。 (3)在浸水软化试验中，MOC固化软土在浸水的24h内试样产生裂缝，浸水28d后试样强度大幅下降，软化系数仅为0.28，难以实际应用。经过掺入硅灰、粉煤灰、矿粉以及砖粉后，土样的开裂并未得到明显改善，软化系数最高仅能提升0.04左右，依然无法进行实际应用。磷石膏中含有的可溶性磷酸盐可有效改善MOC固化软土的耐水性，因此本文提出磷石膏改性MOC固化软土新思路。试样的耐水性随着磷石膏掺量的提升而上升，而试样浸水前强度呈先下降后上升的趋势。软土与磷石膏质量比为7:3时，试样强度与未改性试样相近，但软化系数提升了0.24，浸水后强度由1.2MPa提升至2.2MPa，软土与磷石膏质量比为5:5时，试样浸水后强度提升至2.5MPa。少量掺入磷石膏可以有效改善MOC固化软土的耐水性。当软土与磷石膏质量比为2:8时，试样的强度以及水稳定性达到最优，试样浸水前强度达到6.8MPa，浸水28d后试样强度仍能达到5.2MPa，软化系数达到0.76。SAP和磷石膏复合改性MOC固化软土能够在降低MOC掺量的同时保证试样强度满足实际工程需求，为固废的资源化处理提供新思路。
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