含鹽鐵尾礦砂在機(jī)械沙障中的固化性能

孫 婧， 劉宏波， 毛世奇， 安艷玲，康業(yè)瑋

(1.河北建筑工程學(xué)院 土木工程學(xué)院， 河北 張家口 075000；2.河北土木工程診斷、改造與抗災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北 張家口 075000)

中國(guó)是世界上受荒漠化和沙化危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，根據(jù)國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的《第五次全國(guó)荒漠化和沙化狀況公報(bào)》顯示，中國(guó)的荒漠化區(qū)域面積達(dá)2.61×106km2，占中國(guó)國(guó)土總面積的27.20%[1]。河北省是荒漠化危害比較嚴(yán)重的省份之一，尤其冀北張家口壩上荒漠化土地面積占該地區(qū)總面積的82.50%，其中中度及以上程度荒漠化土地面積達(dá)28.7%，部分荒漠區(qū)還存在鹽堿化的現(xiàn)象[2]。公路作為冀北地區(qū)運(yùn)輸能力最強(qiáng)的交通網(wǎng)，在地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，但交通路線會(huì)穿越生態(tài)環(huán)境非常脆弱或敏感的地段，區(qū)域內(nèi)風(fēng)沙災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸功能的發(fā)揮。因此，如何保障交通干線在風(fēng)沙災(zāi)害侵襲下正常運(yùn)營(yíng)和改善區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境是一個(gè)亟待解決的問題。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)荒漠區(qū)交通干線的風(fēng)沙災(zāi)害治理研究比較多，流沙區(qū)常用的防風(fēng)固沙方法有機(jī)械固沙[3-6]、生物固沙[7]和化學(xué)固沙[8]。其中機(jī)械固沙措施不僅能控制流沙、沉降沙粒，還有利于后續(xù)植物的恢復(fù)生長(zhǎng)，因此機(jī)械沙障是目前最主要、最有效的防風(fēng)固沙措施。例如：太中銀鐵路[9]采用的防風(fēng)固沙措施主要是半隱蔽式草方格沙障、尼龍網(wǎng)沙障與復(fù)式阻沙柵欄相結(jié)合；青藏鐵路[10]西寧至格爾木段采用PE固沙網(wǎng)為平面防治，并結(jié)合高立式沙障為主要的防風(fēng)固沙措施；新恩陶鐵路[11]采用沙柳沙障為主要的防風(fēng)固沙措施；甘肅省省道211線扎子溝、紅崖山水庫(kù)段[12]采用以種植植物為主，并設(shè)置粘土沙障與草方格沙障的方式進(jìn)行防風(fēng)固沙。

本文研究依托二秦高速公路項(xiàng)目，其中張家口段線路穿越地貌區(qū)，屬于壩上高原區(qū)，降水少、風(fēng)速大、蒸發(fā)強(qiáng)烈、溫度變化急劇。項(xiàng)目通過風(fēng)沙災(zāi)害地帶，嚴(yán)重影響了公路的安全運(yùn)營(yíng)，因此必須在高速公路兩側(cè)設(shè)置防風(fēng)固沙設(shè)施。該區(qū)域內(nèi)鐵礦、銅礦等礦產(chǎn)資源比較豐富，礦產(chǎn)開采形成的尾礦堆數(shù)量多、儲(chǔ)量大，在大風(fēng)吹蝕下，形成了危害極大的沙源。另外，該地區(qū)土地鹽堿化比較嚴(yán)重，土壤含鹽量較高，在風(fēng)沙沉降過程中，形成含鹽風(fēng)積尾礦砂?；诖说鬲?dú)特的地貌條件和沙源情況，設(shè)計(jì)利用水泥和新型離子固化劑來固化含鹽鐵尾礦砂，制成一種新型開孔機(jī)械沙障，沙障利用遮蔽作用及渦旋作用可以起到良好的降低風(fēng)速、沉降沙粒的作用[13]，從而實(shí)現(xiàn)“以廢治災(zāi)”，既解決了鐵尾礦帶來的沙災(zāi)問題，又達(dá)到了防風(fēng)固沙的目的。本研究以固化試樣的抗壓強(qiáng)度為主要考查標(biāo)準(zhǔn)，通過干濕循環(huán)、凍融循環(huán)和自然風(fēng)化試驗(yàn)來評(píng)價(jià)制作的機(jī)械沙障的耐久性，并結(jié)合耐久性試驗(yàn)前后孔隙結(jié)構(gòu)的變化等來分析性能變化機(jī)理，旨在為這種新型機(jī)械沙障的應(yīng)用推廣提供可靠依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

鐵尾礦砂：取自張家口宣化區(qū)，主要礦物成分是赤鐵礦、角閃石、輝石、黏土、石英等，二氧化硅含量為69.97%。試驗(yàn)用砂顆粒粒徑<2.36 mm，通過擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定最優(yōu)含水率為8.67%～9.12%，主要物理參數(shù)如表1所示。

表1 鐵尾礦砂的物理性質(zhì)

固化劑：普通硅酸鹽水泥(P·O 42.5)，購(gòu)自宣化金隅水泥有限公司；華夏一號(hào)離子固化劑，是一種高分子合成外加劑，產(chǎn)自北京華夏先河新材料有限公司，廠家推薦摻量0.1‰～0.4‰；NaCl：分析純，W/%≥99.5%，天津市永大化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法及設(shè)計(jì)

1.2.1 試樣制備 取回的鐵尾礦砂，篩分除去大塊雜質(zhì)，顆粒粒徑控制在2.36 mm以下，與不同比例的固化劑拌合均勻后，采用靜壓成型成尺寸為50 mm×50 mm(直徑×高)的圓柱形試樣。成型后試樣用保鮮膜包裹，在標(biāo)養(yǎng)室(溫度20 ℃±2 ℃，濕度≥95%)養(yǎng)護(hù)28 d。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 針對(duì)在公路穿越荒漠區(qū)土地鹽堿化比較嚴(yán)重，易形成含鹽風(fēng)積尾礦砂的情況，本試驗(yàn)以含氯鹽(NaCl)1%鐵尾礦砂為原料，采用P·O 42.5水泥與華夏一號(hào)為固化劑，分成單摻和復(fù)摻固化劑兩大組進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。以質(zhì)量計(jì)，試驗(yàn)基準(zhǔn)配比是鐵尾礦砂∶氯鹽∶水=100∶1∶9。單獨(dú)使用水泥作為固化劑時(shí)，水泥摻量(占鐵尾礦砂質(zhì)量的百分比)分別是5%,6%,7%,8%,9%,10%。水泥和離子固化劑復(fù)合使用時(shí)，基準(zhǔn)配比和水泥摻量不變，每個(gè)配比中再加入0.2‰的離子固化劑。

1.3 性能測(cè)試方法

1.3.1 強(qiáng)度試驗(yàn) 標(biāo)養(yǎng)后試樣，根據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE51-2009)，采用南京寧曦土壤儀器有限公司產(chǎn)MQS-2型路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀，測(cè)定其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

1.3.2 耐久性試驗(yàn) 通過干濕循環(huán)試驗(yàn)、凍融循環(huán)試驗(yàn)和自然風(fēng)化試驗(yàn)，結(jié)合無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和形貌變化結(jié)果，綜合分析自然環(huán)境條件下使用的固化鐵尾礦砂試樣的耐久性能。

(1) 干濕循環(huán)試驗(yàn)。模擬自然環(huán)境中荒漠化地區(qū)水汽遷移過程進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)。在托盤內(nèi)鋪放一定厚度的濕沙，使其含鹽量達(dá)到10%，含水率為20%。將標(biāo)養(yǎng)試樣干燥稱重后，放到濕沙上，用保鮮膜將整個(gè)托盤包裹，防止水分散失。靜置24 h后取出，再自然風(fēng)干24 h，即為1次循環(huán)。循環(huán)次數(shù)分別設(shè)置為5，10，15，20次，達(dá)到循環(huán)次數(shù)后取出相應(yīng)試樣稱取質(zhì)量，分析強(qiáng)度損失情況。

(2) 凍融循環(huán)試驗(yàn)。模擬荒漠區(qū)的極大晝夜溫差進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。方法如下：先將標(biāo)養(yǎng)干燥后的試樣放置在含水率為10%的濕沙上吸水24 h，然后放入KDR-287全自動(dòng)低溫凍融試驗(yàn)機(jī)(北京三思行測(cè)控技術(shù)有限公司)中試驗(yàn)。設(shè)定的溫度變化區(qū)間為-20 ℃～20 ℃，經(jīng)過5，10，15，20次的凍融循環(huán)后，測(cè)定相應(yīng)試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化。

(3) 自然風(fēng)化試驗(yàn)?？紤]沙障在實(shí)際工程使用時(shí)，受到紫外線、風(fēng)力、雨淋、溫差等環(huán)境條件的影響，會(huì)產(chǎn)生自然風(fēng)化。選擇在雨水較為充沛、風(fēng)力猛烈、晝夜溫差大的3—4月份的張家口地區(qū)進(jìn)行風(fēng)化試驗(yàn)。將養(yǎng)護(hù)28 d后的試樣,置于野外大風(fēng)露天場(chǎng)地上，經(jīng)過60 d自然風(fēng)化后測(cè)試其強(qiáng)度變化和質(zhì)量損失。

1.3.3 試樣斷面形貌觀察 試驗(yàn)采用便攜式USB數(shù)碼顯微鏡來觀察試樣的斷面，分析試樣的宏觀孔隙結(jié)構(gòu)與密實(shí)度，以及砂粒間膠結(jié)物與填充物的分布。

1.3.4 孔隙結(jié)構(gòu)試驗(yàn) 采用北京貝士德3H-2000PM1型高性能比表面及微孔分析儀，測(cè)定耐久性試驗(yàn)前后試樣的孔隙結(jié)構(gòu)，分析環(huán)境條件對(duì)試樣的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)分為單獨(dú)使用水泥和0.2‰離子固化劑與水泥復(fù)摻使用的兩大組，通過改變各組配比中水泥的摻量，測(cè)定相應(yīng)試樣在28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，結(jié)果如圖1所示。

從圖1中可以看出在有無離子固化劑時(shí)都是隨著水泥摻量的增加，試樣的強(qiáng)度都不斷的升高，說明隨著水泥的摻量增多，水化凝膠等水泥水化產(chǎn)物也越多。這些由水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)物可以起到兩個(gè)作用：①膠結(jié)鐵尾礦顆粒，使得各個(gè)鐵尾礦顆粒間的膠結(jié)力增大；②可以起到填隙的作用，減少了砂粒間的空隙，增大了密實(shí)程度，使得結(jié)構(gòu)不易被破壞。由于膠結(jié)物的增多，顆粒之間的空隙減小，試樣越密實(shí)，結(jié)構(gòu)也越穩(wěn)定，故其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度也越高。

圖1 不同水泥摻量下試樣的抗壓強(qiáng)度

比較圖1中兩條曲線，可以看出加入離子固化劑的試樣抗壓強(qiáng)度均要高于單獨(dú)摻加水泥的試樣。華夏一號(hào)離子固化劑是一種新型土壤固化劑，屬于高分子合成離子活性劑，用水稀釋加入到鐵尾礦后，會(huì)與尾礦顆粒中的活性成分發(fā)生反應(yīng)，生成不溶于水的堅(jiān)硬物質(zhì)，填充在砂?？障吨校纬删哂幸欢◤?qiáng)度的骨架，提高了固化鐵尾礦的強(qiáng)度。同時(shí)，它在與水混合后發(fā)生電離，產(chǎn)生的離子可以與砂粒作用，使砂粒周圍吸附的水膜變薄，更加密實(shí)，滲水少，增強(qiáng)了顆粒間的凝聚力。因此，在使用水泥作為固化劑同時(shí)，加入離子固化劑可以明顯提升試樣的強(qiáng)度。

圖2和圖3分別為水泥摻量為9%時(shí)，不加離子固化劑與離子固化劑摻量0.2‰試樣的斷面形貌圖。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，加入離子固化劑試樣的斷面結(jié)構(gòu)更為致密，砂粒間的填充物更多，孔隙也越少。因此，加入離子固化劑的結(jié)構(gòu)也越密實(shí)，承受荷載的能力也越強(qiáng)。

2.2 耐久性試驗(yàn)

為了考察固化鐵尾礦制成的機(jī)械沙障，在荒漠區(qū)惡劣自然環(huán)境條件下使用時(shí)的性能變化，綜合分析鐵尾礦沙障的耐久性能。在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)基礎(chǔ)上，考慮經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)選出兩組做耐久性試驗(yàn)：一組是離子固化劑摻量為0.2‰，水泥摻量為9%的試樣，另一組是單獨(dú)加入9%水泥作為固化劑的試樣。

圖2 不加離子固化劑的試樣斷面形貌特征 圖3 添加0.2‰離子固化劑的試樣斷面形貌特征

2.2.1 干濕循環(huán)試驗(yàn) 在荒漠區(qū)有地下水或降雨的區(qū)域，由于晝夜溫差較大，會(huì)造成大量水汽的蒸發(fā)和遷移。本試驗(yàn)所研究的沙障是由固化后的鐵尾礦砂制成，鋪設(shè)于沙地上，處于毛細(xì)吸水—干燥失水的干濕循環(huán)之中，因此要考慮干濕循環(huán)對(duì)耐久性的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 干濕循環(huán)對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響

從圖4可以看出兩組試樣的抗壓強(qiáng)度隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加，整體都呈下降趨勢(shì)，加入離子固化劑的試樣強(qiáng)度損失更小。干濕循環(huán)5次后試樣的強(qiáng)度急劇下降，下降了約2MPa，說明水汽的侵入影響了固化劑反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定，對(duì)試樣強(qiáng)度產(chǎn)生了較大的影響。但是隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，試樣的抗壓強(qiáng)度下降幅度明顯變緩，到20次還略有上升。這是因?yàn)殡S著齡期的增長(zhǎng)，又有水分的補(bǔ)充，水泥進(jìn)一步水化生成水化產(chǎn)物，填充了試樣中的孔隙，提高了試樣的強(qiáng)度。當(dāng)干濕循環(huán)20次后試樣表層有析鹽現(xiàn)象，形成了一層鹽殼，可以起到膠結(jié)作用，抗壓強(qiáng)度又有所上升。

圖5和圖6分別為加入離子固化劑的試樣干濕循環(huán)0次和15次后的斷面形貌圖，對(duì)比兩圖可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過干濕循環(huán)后，試樣內(nèi)部出現(xiàn)了一些孔隙，這是由于侵入試樣的水分使部分砂粒間的膠結(jié)產(chǎn)物軟化形成的，同時(shí)水分還溶解了原料中少量的NaCl，隨其遷移至試樣表面留下孔洞，導(dǎo)致試樣的強(qiáng)度有所下降。

圖5 干濕循環(huán)0次試樣斷面形貌特征 圖6 干濕循環(huán)15次試樣斷面形貌特征

2.2.2 凍融循環(huán)試驗(yàn) 二秦高速穿越地貌區(qū)，屬于壩上高原區(qū)，冬長(zhǎng)夏短，多年平均溫度0.2～1.0 ℃，1月均溫-20.2 ℃，極端低溫可達(dá)-41.0 ℃，對(duì)固化鐵尾礦沙障會(huì)產(chǎn)生一定的凍融破壞，因此凍融循環(huán)也是考查沙障耐久性的重要指標(biāo)。

由圖7可知，隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加試樣的抗壓強(qiáng)度總體呈下降趨勢(shì)。凍融循環(huán)次數(shù)小于5次時(shí)，抗壓強(qiáng)度有明顯的下降，循環(huán)次數(shù)再增加到10次，強(qiáng)度變化趨于平緩。但當(dāng)循環(huán)15次后兩組試樣的強(qiáng)度均有所回升，這是因?yàn)樗喟l(fā)生了進(jìn)一步水化生成了新的水化產(chǎn)物，產(chǎn)生的膠結(jié)物填充了凍融循環(huán)造成的裂隙，從而提高了試樣的強(qiáng)度。在經(jīng)受20次凍融循環(huán)后試樣強(qiáng)度減小，仍保有較高的數(shù)值，加0.2‰離子固化劑的試樣抗壓強(qiáng)度為4.06 MPa，不加離子固化劑試樣抗壓強(qiáng)度為2.50 MPa，均滿足工程要求，說明固化鐵尾礦試樣抗凍性良好。加入離子固化劑的試樣在凍融循環(huán)20次后強(qiáng)度比未加離子固化劑的高1.56 MPa，抗凍性有明顯的提高。

圖7 凍融循環(huán)對(duì)試樣抗壓強(qiáng)度的影響

圖8—9分別為離子固化劑和水泥復(fù)摻固化試樣凍融循環(huán)0次和凍融循環(huán)10次后斷面形貌圖，從圖9中可以看出凍融循環(huán)10次后斷面處膠結(jié)物有所減少，孔隙增多。

圖8 凍融循環(huán)0次試樣斷面形貌特征 圖9 凍融循環(huán)10次試樣斷面形貌特征

2.2.3 自然風(fēng)化試驗(yàn) 壩上高原區(qū)氣候條件復(fù)雜多變，日照時(shí)間長(zhǎng)，早晚的溫差大，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，紫外線的強(qiáng)度比較大，6級(jí)以上大風(fēng)平均在80 d，沙障會(huì)遭受雨水、紫外線、風(fēng)力的共同侵蝕，因此，需進(jìn)行野外露天場(chǎng)地的自然風(fēng)化試驗(yàn)。測(cè)試時(shí)間從2019年3月初開始到4月低結(jié)束，共60 d。這段時(shí)間為春季多風(fēng)季節(jié)，晝夜溫差大，最低溫度可達(dá)-10 ℃，白天平均溫度15 ℃，雨水充沛，伴有雨夾雪天氣，平均風(fēng)力3～4級(jí)，蒸發(fā)量巨大。經(jīng)過自然條件下的風(fēng)力、雨水及紫外線侵蝕后試樣抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

從表2中可以看出在經(jīng)過自然風(fēng)化后兩組試樣的強(qiáng)度不僅沒有下降，反而有所增加。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生與水泥的水化齡期有關(guān)，在經(jīng)受侵蝕的同時(shí)水泥也在此條件下不斷進(jìn)行水化，使得強(qiáng)度也在增加。圖10為自然風(fēng)化前的試樣，圖11為自然風(fēng)化后的試樣。對(duì)比可以看出，自然風(fēng)化后試樣總體表觀外貌保持良好，僅有上表面發(fā)生了少許顆粒剝落，在側(cè)面有少許鹽分析出，說明此材料抵抗風(fēng)沙、雨水、紫外線侵蝕的能力較好。

表2 經(jīng)自然風(fēng)化后試樣抗壓強(qiáng)度

圖10 自然風(fēng)化前的試樣 圖11 自然風(fēng)化后的試樣

2.3 孔隙分析試驗(yàn)

2.3.1 吸附—脫附等溫線 孔隙結(jié)構(gòu)采用氮?dú)馕椒y(cè)定，2個(gè)試樣水泥摻量均為9%，其中一個(gè)加入0.2‰離子固化劑，另一個(gè)不加離子固化劑。2個(gè)試樣的吸附—脫附等溫試驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)情況如圖12—13所示。從圖12—13中可以看出，兩試樣的吸附—脫附曲線形狀相似，均為第Ⅱ型吸附曲線，因此固化試樣屬于大孔固體結(jié)構(gòu)。

圖12 加離子固化劑試樣吸附-脫附等溫線 圖13 不加離子固化劑試樣吸附-脫附等溫線

2.3.2 比表面積及孔徑分布 采用BET法和BJH法分別測(cè)得試樣的比表面積和孔徑分布，其結(jié)果如表3所示。

選取的試樣1和2分別為9%水泥和0.2‰離子固化劑復(fù)摻(編號(hào)1)、單摻9%水泥(編號(hào)2)。

試樣3—7是試樣1經(jīng)過了耐久性試驗(yàn)后的情況，分別為干濕循環(huán)15次(編號(hào)3)、干濕循環(huán)20次(編號(hào)4)、凍融循環(huán)10次(編號(hào)5)、凍融循環(huán)15次(編號(hào)6)、自然風(fēng)化后(編號(hào)7)。

對(duì)比試樣1和2的分析結(jié)果可知，加入離子固化劑后試樣微孔、中孔數(shù)量明顯增多，大孔數(shù)量減少，平均孔徑變小，因而其強(qiáng)度上升明顯，說明離子固化劑改善了孔結(jié)構(gòu)，使得孔分布更均勻，填充了部分孔隙，試樣密實(shí)度提高，性能得到改善。

表3 試樣的比表面積及孔徑分布

加入離子固化劑的試樣在耐久性試驗(yàn)過程中，由于水汽的遷移、鹽的遷移與析出均會(huì)造成孔隙結(jié)構(gòu)的改變，從而影響強(qiáng)度。干濕循環(huán)后的試樣3和4結(jié)果顯示，干濕循環(huán)15次后試樣的總孔體積明顯增加，比表面積增加近1倍，主要是中孔數(shù)量增多，試樣強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)；干濕循環(huán)20次后大孔數(shù)量減少，總孔體積下降，試樣在水泥再次水化及鹽結(jié)晶作用下，密實(shí)度稍有增加，強(qiáng)度也有所上升。分析試樣5和6凍融循環(huán)后的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，10次后試樣微孔數(shù)量減少，大孔數(shù)量增加，總的孔隙體積也增加，使得比表面積增加，造成試樣的強(qiáng)度下降；凍融循環(huán)15次后隨著水泥再次水化產(chǎn)生膠結(jié)物，孔隙體積減小，而且微孔及中孔數(shù)量占比明顯增多，故比表面積稍有增長(zhǎng)，試樣抗壓強(qiáng)度升高。而經(jīng)過自然風(fēng)化的試樣7微孔數(shù)量明顯增加，大孔數(shù)量減少，使得平均孔徑降低，因此試樣抗壓強(qiáng)度在自然風(fēng)化后反而有所上升。

因此，耐久性試驗(yàn)后，當(dāng)試樣內(nèi)部中孔、大孔數(shù)量增多時(shí)，就會(huì)影響試樣密實(shí)度，結(jié)合斷面形貌分析可知并無連通超大孔洞出現(xiàn)，因此強(qiáng)度下降較?。欢?dāng)微孔及中孔數(shù)量明顯增多，平均孔徑減小時(shí)，試樣強(qiáng)度有所增大。

3 結(jié) 論

(1) 以含氯鹽1%鐵尾礦砂為原料，單獨(dú)使用水泥或使用水泥與離子固化劑復(fù)摻為固化劑，都可以達(dá)到良好的固化效果。7%的水泥摻量就可以使試樣抗壓強(qiáng)度達(dá)到2 MPa，且水泥摻量增加時(shí)，水化膠結(jié)產(chǎn)物增多，形成緊密填隙，抗壓強(qiáng)度也越大。在工程中使用固化含鹽鐵尾礦制備機(jī)械沙障時(shí)，可在經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi)適當(dāng)提高水泥摻量，以改善沙障的性能。

(2) 通過無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與耐久性試驗(yàn)結(jié)果可知，在使用水泥基礎(chǔ)上，復(fù)摻離子固化劑可以明顯的提高試樣的抗壓強(qiáng)度，改善試樣的耐久性，有利于延長(zhǎng)沙障的使用壽命，從而節(jié)約成本；而且離子固化劑的摻量很小(原料摻量的0.2‰)便可以達(dá)到理想的改善效果。因此可以通過加入少量的離子固化劑來降低水泥摻量，在保證滿足使用要求下，降低工程成本。

(3) 加入離子固化劑的試樣在干濕循環(huán)20次和凍融循環(huán)20次后仍可保持3 MPa以上的強(qiáng)度，自然風(fēng)化后試樣強(qiáng)度還有所上升；且耐久試驗(yàn)后試樣均可保持良好的外觀形貌。因此利用固化含鹽鐵尾礦砂制備的機(jī)械沙障具有工程應(yīng)用的價(jià)值。

(4) 干濕循環(huán)、凍融循環(huán)試驗(yàn)后的孔隙分析表明：由于水汽及鹽的遷移會(huì)改變?cè)嚇拥目紫督Y(jié)構(gòu)，使得比表面積增加，總孔體積增大，中孔或大孔占比增加，試樣密實(shí)度降低，但沒有出現(xiàn)破壞骨架結(jié)構(gòu)的連通超大孔洞，強(qiáng)度損失較小。

(5) 利用固化含鹽鐵尾礦砂制備的機(jī)械沙障強(qiáng)度和耐久性均滿足實(shí)際工程要求，鋪設(shè)成方格狀，可對(duì)沙障鋪設(shè)區(qū)前后不同位置的地表風(fēng)沙流起到繞流和滲流作用，從而防止流沙被吹到路基處產(chǎn)生沙埋危害，同時(shí)還可使大部分沙粒沉積在沙障區(qū)內(nèi)，起到固定沙流作用。