稻殼灰-高爐礦渣固化膨脹土工程特性及機理

李麗華，李孜健，肖衡林，黃少平，劉一鳴

(1.湖北工業(yè)大學 土木建筑與環(huán)境學院，湖北 武漢 430068；2.湖北工業(yè)大學 河湖健康智慧感知與生態(tài)修復教育部重點實驗室，湖北 武漢 430068)

膨脹土是在自然地質作用下形成的黏土，富含如蒙脫石、伊利石等親水性黏土礦物[1].蒙脫石的水力作用會使土體脹縮變形、裂隙發(fā)育和強度降低，導致膨脹土分布區(qū)地質弱化，對道路結構性能造成嚴重危害，因此膨脹土的處理技術與方法一直備受關注[2-4].隨著生態(tài)文明建設的推進，固體廢棄物資源化是必然趨勢[5-6]，利用固廢處理膨脹土已逐漸成為節(jié)能環(huán)保的新途徑[7].

我國各類固廢產量大，利用率低[8].稻殼灰（rice husk ash, RHA）是生物質能發(fā)電廠產生的廢棄物，具有孔隙豐富、相對密度小、比表面積大的特點.內含的高活性SiO2使RHA表現出類似硅灰的性質[9]，因此備受路基材料、固化劑相關研究學者的青睞[10].Ma等[11]將稻殼灰用于改性華北膨脹土，通過一系列室內試驗，從壓實性能、剪切參數和固結性能等方面研究稻殼灰對膨脹土改良效果，得出稻殼灰在提升膨脹土整體性能方面有積極作用的結論.Hassan等[12]將?；郀t礦渣（ground granulated blast slag, GGBS）以不同質量分數加入膨脹土，發(fā)現在當礦渣的質量分數超過30%時，養(yǎng)護28 d的無側限抗壓強度與素土相比提升了35%.這表明采用高爐礦渣改良膨脹土不僅能夠顯著提高膨脹土工程性能，還是有效且環(huán)保的鋼鐵工業(yè)廢物處理方法.高爐礦渣早期強度不高，通過堿性激發(fā)劑（如水玻璃[13]、NaOH[14]）激發(fā)活性的方法成本過高，并且存在安全隱患.粉煤灰和礦渣在混凝土和固化土方面應用較為成熟，Sharma等[15]向土中加入粉煤灰和GGBS組成的黏合劑，發(fā)現這種組合材料的黏合劑會增強火山灰活性，并導致膨脹土無側限抗壓強度增加和膨脹勢降低.粉煤灰的熱穩(wěn)定差，為此Patel等[16]提出用RHA替代粉煤灰，聯合GGBS制備環(huán)境溫度固化的地聚合物混凝土，結果常溫下制備的地聚合物混凝土比粉煤灰地聚合物混凝土的抗壓強度更高.

工業(yè)固廢資源化利用研究在土木工程領域應用較多，RHA-GGBS是固廢研究中的熱門材料，但稻殼灰基膠凝材料研究多在新型混凝土制備領域，在固化土方面的研究鮮見.考慮到工業(yè)固廢具有水硬性，在膨脹土治理領域的應用，將實現降低碳排放、以廢治廢和改善土體性能的多方面共贏.本文通過無側限抗壓試驗、自由膨脹率試驗、掃描電鏡試驗及X射線衍射試驗，開展以工業(yè)固廢稻殼灰和礦渣為材料環(huán)保固化劑的膨脹土固化效果及固化機理研究.

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.2 固化劑 試驗所用固化劑：武漢某生物質發(fā)電廠600～800 ℃燃燒后稻殼灰、河南某環(huán)保公司生產S95級?；郀t礦渣微粉.試樣的原材料如圖1所示.使用X射線熒光光譜儀（XRF）和X射線衍射儀（XRD）對稻殼灰和高爐礦渣進行化學成分分析，結果如表1、圖2所示，其中wB為物質的質量分數，I為衍射強度.

表1 稻殼灰、高爐礦渣的主要化學成分Tab.1 Main chemical composition of rice husk ash and ground granulated blast slag

圖1 試樣原材料Fig.1 Materials of sample

圖2 稻殼灰、高爐礦渣的X射線衍射圖譜Fig.2 X-ray diffractograms of rice husk ash and ground granulated blast slag

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 將土樣分3類：1）素膨脹土；2）同一質量分數稻殼灰、礦渣和膨脹土的混合土（不同配比），以確定稻殼灰和礦渣的最佳配比；3）同一配比稻殼灰、礦渣和膨脹土的混合土（不同RHA-GGBS質量分數），以確定稻殼灰和礦渣的最佳質量分數.定義λ為稻殼灰與礦渣干重質量比，wRHA-GGBS為RHA-GGBS質量與混合土（不含水）質量比，ν為養(yǎng)護齡期.根據現有研究[13]及預試驗，試驗配合比設計如表2所示.

表2 試樣的配合比設計Tab.2 Design of mixing proportion for sample

1.2.2 試樣制備 取一定量自然風干膨脹土樣，經碾碎后過2 mm篩置于105 ℃烘箱中烘干至質量不再變化.按設計配合比將固化劑（粉劑）與膨脹土稱重后混合均勻，混合時間為3 min，按擊實試驗所得土樣最佳水質量分數稱取純水加入混合土，繼續(xù)攪拌20 min視為攪拌完成，隨后裝入密封袋靜置悶料12 h，確保水分在膨脹土中均勻分布.本試驗固化土試樣為直徑50 mm、高度100 mm的圓柱狀試樣.試樣按制備流程如下：按壓實度為最大干密度的96 %稱取固化土，將固化土三等分后依次加入圓柱形模具，每層擊實到指定高度后刮毛分層，以避免發(fā)生斷層現象；依次擊實，直到完成試樣制備；將制備完成的試樣用千斤頂脫模并用保鮮膜密封包裹，在標準養(yǎng)護箱（養(yǎng)護溫度為23±1 ℃，相對濕度為98%）中養(yǎng)護至指定齡期；為了保證數據的可靠性，每組試樣取3個平行樣，取平均值分析結果.

1.2.3 無側限抗壓強度試驗 待試樣養(yǎng)護完成，參照文獻[17]進行無側限抗壓強度試驗.試驗采用WDW-10E型微機控制電子萬能試驗機，允許極限荷載為20 kN，試驗恒定加載速率為1 mm/min.若應力應變曲線出現峰值，應力值趨于穩(wěn)定時停止試驗；若無明顯峰值，軸向應變達20%時停止試驗.

1.2.4 自由膨脹率試驗 取無側限抗壓試塊中心區(qū)域（30 mm×80 mm）代表性土樣，置于50 ℃烘箱低溫烘干，將烘干后試樣置于研缽研磨，過0.5 mm篩取樣裝袋密封備用.參照文獻[17]進行自由膨脹率試驗.

1.2.5 掃描電鏡試驗及X射線衍射試驗 取無側限抗壓試塊中心區(qū)域（30 mm×80 mm）代表性土樣，置于50 ℃烘箱低溫烘干，參照文獻[18]采用粉末樣品，將烘干后試樣置于研缽研磨，過0.075 mm篩后取樣裝袋密封備用.將粉末狀樣品貼片置于光譜標樣，真空凍干后噴金處理，以減弱試驗中樣品充放電的干擾.試驗采用HITACHI公司SU8010高分辨場發(fā)射掃描電鏡，分辨率為1.0 nm (15 kV)/1.3 nm (1 kV)，加速電壓為0.1～30 kV.X 射線衍射儀分析線性度≤0.030，分辨率≤0.130，重復性≤0.0020.掃描角度10°～80°（2θ），掃描步長0.02，掃描速度5°/min.

2 試驗結果與分析

2.1 無側限抗壓強度

如圖3(a)所示為質量分數為15%的RHAGGBS在不同配比、不同養(yǎng)護齡期下的無側限抗壓強度峰值qu.可以看出，在60 d的養(yǎng)護過程中，所有不同配比固化土試樣的抗壓強度均有所增加，若考慮養(yǎng)護時間影響，7～14 d的強度增長速率為8.9 kPa/d，14～28、28～60 d的強度增長速率分別為8、8.3 kPa/d.這說明固化劑與膨脹土的化學反應在7～14 d最快，14 d之后由于稻殼灰和礦渣之間還未完全反應，化學反應將會持續(xù)進行.還可以看出，在同一養(yǎng)護齡期，不同配比固化劑對膨脹土的固化作用影響很大，隨著固化劑中稻殼灰所占比例增大，固化土單軸抗壓強度峰值出現先增大后減小的趨勢，當λ=6∶4時，有最大的峰值抗壓強度.以60 d抗壓強度為例，試樣L3的抗壓強度為803.3 kPa，其他λ賦值的固化土試樣均低于這一強度，當λ＞6∶4時，稻殼灰所占比例越大，抗壓強度總體呈下降趨勢.這說明λ存在最優(yōu)值，為6∶4，稻殼灰中的活性SiO2會與礦渣中的Ca(OH)2發(fā)生化學反應，二者存在平衡點，稻殼灰過剩會使活性SiO2不能完全發(fā)揮作用，對土體的強度增長影響不大.如圖3（b）所示為最優(yōu)配比在RHA-GGBS不同質量分數、不同養(yǎng)護齡期下的無側限抗壓強度峰值.可以看出，隨固化劑質量分數的增加，不同齡期固化土試樣無側限抗壓強度均出現先增大后減小的規(guī)律.以60 d養(yǎng)護條件為例，素膨脹土的抗壓強度與249 kPa，試樣L8的強度達到最大值為967.5 kPa，是素膨脹土的3.9倍，其他組的抗壓強度雖都有所增加，但與L8均存在差距.原因是固化劑加入膨脹土之后，RHA-GGBS質量分數并非越多越好，而是存在最佳值，這與文獻[6]的研究結果一致.強度增加的主要原因是隨稻殼灰質量分數增大，固化劑與膨脹土間反應加劇，水化產物增多，固化土孔隙率降低，骨架強度增高；隨著反應持續(xù)進行，固化土體內部反應減緩，若繼續(xù)提高RHA-GGBS質量分數，受產物總量限制，存在過剩稻殼灰無法參與水化反應，土體膠結程度無法進一步提高，最終導致強度劣化.

圖3 試樣的無側限抗壓強度試驗結果Fig.3 Test results of unconfined compressive strength for sample

2.2 應力-應變曲線

如圖4所示為不同組別無側限抗壓強度應力σ-應變ε曲線.試樣應力-應變全過程按曲線斜率變化大致可分為壓密階段、彈性變形階段、非線性長階段及破壞后階段[6,19].壓密階段的曲線呈上凸型，固化土中孔隙比減小，各組分間相對擠密，剛度增大.在彈性變形階段，應力隨應變近似呈線性增長，大致符合胡克定律.在非線性增長階段，應力隨應變仍繼續(xù)增大，但斜率逐漸減小，當曲線出現峰值時，峰值點為試樣峰值抗壓強度，其對應的應變稱為破壞應變.在破壞后階段，隨應變增加，應力不斷減小，出現典型應變軟化現象，土體損傷積累至破壞，此時曲線代表試樣破壞后抵抗外力的殘余變形階段.圖中標出豎向虛線以區(qū)分各個階段.由圖4(a)可知，在最優(yōu)RHAGGBS質量分數下，隨齡期增長，曲線峰值應力變大，在峰值點前后上升和下降速率明顯增加，達峰值點的應變有前移的趨勢，試樣破壞應變減小趨勢愈發(fā)明顯，固化土表現出由塑性向脆性發(fā)展的趨勢，這與絕大多數固化土性質類似[20].原因是試樣經長時間養(yǎng)護，內部固化作用持續(xù)進行，試樣凝硬導致脆性進一步增大.從圖4(b)可以看出，曲線在到達峰值應力前，曲線增長的速率隨RHAGGBS質量分數的增加呈先增加后減小的趨勢，超過峰值應力點后，曲線下降的速率隨RHAGGBS質量分數的增加呈先增加后減小的趨勢，該組試樣破壞后階段曲線陡降明顯，呈現出應變硬化型的脆性破壞狀態(tài).這是由于RHA-GGBS質量分數超過10%時固化土中過量的稻殼灰和礦渣未反應，導致膠凝產物結構內部劣化，在宏觀上表現為強度降低，導致固化作用沒有RHAGGBS質量分數為10% 的明顯.還可以看出，在wRHA-GGBS=10%時，應力-應變曲線包圍更多的面積，說明試樣開裂后仍具有一定抵抗變形的能力和塑性，殘余強度也相應增加，表明固化劑的摻入量此時最佳，試樣在wRHA-GGBS=10%時達到峰值應力，同時具有適宜的延性性能，這與易富等[21]的研究一致.易富等[21]的研究表明，當稻殼灰質量分數在0～10%時，固化效果明顯，強度提升迅速，RHA-GGBS質量分數超過10%，質量分數對強度增加的影響極低，強度提升呈逐漸減緩趨勢，這也證明過多的稻殼灰會抑制水化反應，導致強度降低.

并發(fā)癥包括肺部感染、靜脈血栓、發(fā)熱、壓瘡、顱內感染,對比2組患者生活質量以及身體功能評分,采用我院自制評分表,總分為60分,分數越高表明患者恢復情況越好。

圖4 試樣的無側限抗壓應力-應變曲線Fig.4 Stress-strain curve of unconfined compression for sample

出現上述現象的主要原因是RHA-GGBS固化劑中含有礦渣，在沒有強堿性激發(fā)劑的作用時，其強度提升速率緩慢，導致早期固化土強度不高，但仍能滿足歐洲固化軟土規(guī)范[22]要求的300 kPa（28 d），在長期養(yǎng)護下，強度會持續(xù)提升.在摻入不同質量分數的RHA-GGBS后，固化劑起到填充孔隙和膠結土體的作用，當土體發(fā)生變形破壞時，土體抵抗變形的能力提升，裂縫發(fā)展趨勢也被抑制，進而改變了破壞模式.

2.3 破壞應變與變形模量分析

2.3.1 破壞應變 破壞應變εf為應力-應變關系曲線上與峰值抗壓強度對應的應變值，是衡量材料脆性或韌性的重要指標[23].如圖5(a)所示為RHAGGBS質量分數為15%時不同配合比固化土試樣破壞應變變化規(guī)律曲線.由圖可知：1）在養(yǎng)護期為0～60 d時，同一配試樣破壞應變總是隨齡期增大逐漸減小，這是試樣中固化劑的一系列反應所致，養(yǎng)護時間越長，反應越充分，試樣的脆性就越高，破壞應變發(fā)生前移.2）當稻殼灰與礦渣配合比從5∶5變?yōu)?∶1時，破壞應變總體上呈增大趨勢，但在6∶4處出現突降.一般來說，隨著稻殼灰的增加，固化土試樣的塑性會增加，但6∶4處的突降點說明此時固化土試樣呈現一定脆性，此時2種材料反應較佳.如圖5(b)所示為不同組別固化土試樣破壞應變變化規(guī)律曲線.可以看出：摻入固化劑后，破壞應變較素土呈現出不同幅度減小，在相同質量分數時，隨著齡期的增加，破壞應變均呈減小趨勢.以28 d養(yǎng)護齡期為例，當RHAGGBS質量分數分別為5%、10%、15%、20%時，試樣對應的破壞應變分別為3.0%、2.8%、2.7%、4.0%，說明當RHA-GGBS質量分數在0～15%時，試樣破壞應變隨RHA-GGBS質量分數增加持續(xù)減小，一旦RHA-GGBS質量分數達到20%，破壞應變反而增大.對比試樣L1可以發(fā)現，不管固化劑摻入量多少，破壞應變均發(fā)生不同程度減小.

圖5 試樣的破壞應變試驗結果Fig.5 Failure strain test results of sample

2.3.2 變形模量 變形模量E50是巖土工程中評價材料抵抗變形性能的重要指標，在數值上表現為應力-應變曲線上彈性壓密段處對應的割線模量[24]，計算式為

式中：εf為破壞應變；σ0.5為破壞應變達到一半時的應力值，E50視為此時的割線模量.如圖6所示為不同組別變形模量變化關系.由圖可知固化劑配比和RHA-GGBS質量分數對試樣變形影響均存在臨界值，配比臨界值為6∶4，RHA-GGBS質量分數臨界值為10 %，超過這一界限試樣抵抗變形能力不升反降.

圖6 試樣的變形模量試驗結果Fig.6 Test results of deformation modulus for sample

如圖7所示為E50與無側限抗壓強度的關系.變形模量與無側限抗壓強度之間存在一定線性關系[6，19]，李麗華等[6]研究稻殼灰-水泥固化土的應力-應變曲線，發(fā)現E50是抗壓強度的85.6～142.5倍.陳瑞敏等[19]通過無側限抗壓強度試驗研究不同因素對水泥-礦渣-粉煤灰-石膏-纖維加筋(CSFGFR)固化淤泥土強度的影響，發(fā)現CSFG-FR協(xié)同改良試樣的變形模量是抗壓強度的54.3～112.9倍.由圖7可以發(fā)現，變形模量與抗壓強度的線性關系相較于其他研究偏小，RHA-GGBS固化土試樣變形模量是抗壓強度的27.2～62.3倍，反映出不同配比、RHA-GGBS質量分數及齡期對固化土變形模量的影響.

圖7 變形模量與抗壓強度的關系Fig.7 Relationship between deformation modulus and compressive strength

2.4 膨脹變形分析

自由膨脹率δef是反映膨脹土膨脹性的指標，自由膨脹率可以體現在無結構力下的松散土粒在水中的膨脹特性，判斷土體膨脹潛勢.如圖8(a)所示為養(yǎng)護前各RHA-GGBS質量分數自由膨脹率變化關系曲線.養(yǎng)護前膨脹土自由膨脹率隨RHAGGBS質量分數增加迅速降低，由于RHAGGBS的加入，膨脹土逐漸向非膨脹土發(fā)生轉化，當wRHA-GGBS=10%時，自由膨脹率為40.3%，接近膨脹土與非膨脹土區(qū)分界限，繼續(xù)加入RHAGGBS，土樣已轉變?yōu)榉桥蛎浲?出現上述現象的原因是試樣未養(yǎng)護，可以認為自由膨脹率的變化由RHA-GGBS的替換作用所引起[25].稻殼灰無膨脹性，礦渣具有微膨脹性，因此當二者加入膨脹土中且未經養(yǎng)護時，土中礦物成分發(fā)生改變，具有膨脹潛勢的黏土礦物減少，自由膨脹率自然減小.如圖8(b)所示為養(yǎng)護后各RHA-GGBS質量分數及齡期自由膨脹率變化關系曲線.由圖可知：1）養(yǎng)護后膨脹土自由膨脹率隨RHA-GGBS質量分數逐漸降低，且wRHA-GGBS=5%時，相較于素膨脹土變化最大，隨著RHA-GGBS質量分數增大，自由膨脹率緩慢降低.原因是養(yǎng)護后RHA-GGBS固化劑與膨脹土中礦物成分發(fā)生水化反應、團?；饔眉澳卜磻?，使膨脹土中蒙脫石、伊利石等膨脹組分減少，產生無膨脹性水化硅酸鈣C-S-H和團聚體，這一點可以在微觀結構部分給出證明.2）養(yǎng)護后自由膨脹率隨養(yǎng)護齡期變化明顯，養(yǎng)護齡期越久，自由膨脹率降幅越大.這是由于在養(yǎng)護過程中，固化劑與膨脹土中親水礦物持續(xù)作用，固化劑中礦渣屬于緩凝材料，作用周期較長，在長時間養(yǎng)護后，自由膨脹率仍會緩慢減小.

圖8 試樣的自由膨脹率試驗結果Fig.8 Test results of free swelling ratio for samples

通過對比分析養(yǎng)護前后自由膨脹率可知，不論養(yǎng)護與否，試樣的自由膨脹率均明顯降低，不同的是，養(yǎng)護前自由膨脹率下降的原因是稻殼灰和礦渣的替換作用，養(yǎng)護后為化學反應.從改良效果來看，以wRHA-GGBS=10%為例，養(yǎng)護前自由膨脹率降幅為22.5%，養(yǎng)護后不同齡期由短至長分別為53.5%、65.8%、75.6%和81.2%，養(yǎng)護60 d后RHA-GGBS質量分數臨界值試樣自由膨脹率由52%降至9.8%.這表示養(yǎng)護帶來的改良效果不僅優(yōu)越，且養(yǎng)護組自由膨脹率較未養(yǎng)護組降幅最高為3.6倍.在改良膨脹土膨脹性能方面，RHAGGBS的摻入較好地改善了膨脹土的膨脹性，膨脹土可以轉化為非膨脹土且效果顯著.

2.5 微觀結構

如圖9所示為試樣L8（配合比6∶4，RHA-GGBS質量分數為10%）養(yǎng)護28 d不同倍數微觀結構圖像.從圖9(a)中可以看出，經復雜化學反應后生成的水化物主要存在形式為絮凝狀、針棒狀和團聚體形態(tài).水化物在土中三維雜序堆疊分布，主要存在于土顆粒間及表面，起到填充、膠結及骨架支撐等作用[26].從圖9(b)中可以看出，土顆粒表面附著少量針棒狀水化物、少量未參與反應的稻殼灰及大量絮凝狀水化物.這表示生成的水化物在膠結土顆粒方面起主要作用，少量未參與反應的稻殼灰在填充孔隙方面也具有一定作用.一方面，固化劑充分反應后，生成的大量水化物錯落分布，填充于土顆粒之間及孔隙形成膠結體，形成空間網狀結構從而使土體凝硬.另一方面，未參與反應的稻殼灰比表面積大、細度高，起填充土孔隙作用，有助于進一步提高固化土密實度，使骨架強度提高，從而提高整體強度.

圖9 典型固化土試樣的掃描電鏡圖Fig.9 SEM images of typical solidified soil sample

固化土在宏觀上的改良體現為無側限抗壓強度提升，而抗壓強度提升則解釋為固化劑的加固作用.加固作用源自固化劑中2種成分發(fā)生水化反應、火山灰反應.針棒狀礦物為礦渣在堿性環(huán)境水化反應生成的鈣礬石（AFt）[27]，簇狀、片狀及絮凝狀凝膠為稻殼灰與礦渣生成的水化物，類似于粉煤灰與礦渣生成的無定形水化物C-(A)-S-H[28].水化物裹挾土顆粒，共同組成空間網狀結構，土顆粒間膠結、咬合作用與無側限抗壓強度密切相關.稻殼灰比礦渣更細，產生致密的顆粒填充，孔隙尺寸細化，因此微觀結構致密[29].Patel等[16]研究發(fā)現，稻殼灰通過填充孔隙和微裂紋能夠改善礦渣基地聚物的微觀結構，使它的微觀組織均勻致密，氣孔和裂紋很少，因此在常溫下具有更高的強度，稻殼灰包含的SiO2形成硅氧橋(Si-O-Si)鏈，減少了C-S-H凝膠的間隙，使顆粒牢固地結合在一起，這也表明稻殼灰基固化劑的優(yōu)越性.

為了進一步探究稻殼灰-礦渣固化膨脹土的水化產物組成，采用 X 射線衍射儀對養(yǎng)護60 d固化土進行物相檢測，XRD 圖譜如圖10所示.結合圖2、10可以看出，稻殼灰主要成分為石英，礦渣主要成分為硅鋁酸鈣，存在潛在的水硬膠凝性.未固化土中黏土礦物主要存在石英、蒙脫石和伊利石，膨脹土固化前后XRD圖譜中峰形變化不大，沒有出現新峰，表明沒有新礦物生成.固化60 d后，膨脹土中的蒙脫石和伊利石消失，由于取樣的局限性，不能得出蒙脫石和伊利石完全消失的結論，但試驗結果表明，固化60 d后膨脹土中這2種成分大幅減少.

圖10 稻殼灰-高爐礦渣固化膨脹土的X射線衍射圖譜Fig.10 X-ray diffractograms of rice husk ash-ground granulated blast slag cured expansive soil

對比不同RHA-GGBS質量分數組試樣，固化土石英峰的衍射強度隨RHA-GGBS質量分數增加而先降低后增高，說明稻殼灰中的活性SiO2在較低RHA-GGBS質量分數下反應完全.這也證實存在最優(yōu)RHA-GGBS質量分數使固化土抗壓強度最佳，當RHA-GGBS質量分數超過最優(yōu)值時，存在過量SiO2無法反應，受生成物總量限制，固化作用不同程度受抑制.發(fā)現新生成的水化物，主要包含水化鋁酸鈣（C-A-H）、水化硅酸鈣（C-S-H）和水化硅鋁酸鹽（C-A-S-H），并未發(fā)現鈣礬石.未檢測到鈣礬石不代表沒有這一物質，可能有微量鈣礬石，且RHA-GGBS作為固化劑使用，只會產生極少量鈣礬石，甚至不產生，這一點在文獻[30]中已有研究.結合SEM分析，RHA-GGBS固化膨脹土可明顯減少土中蒙脫石和伊利石親水礦物成分，生成大量無定型水化物，起到降低土體膨脹、加固土體的作用.

3 結 論

（1）改良后固化土試樣的無側限抗壓強度均有不同程度提升，且隨齡期增長強度持續(xù)上升，固化周期較長，最高增幅為3.9倍，隨配合比及RHA-GGBS質量分數增加，破壞應變先減小后增大，變形模量先增大后減小，力學及變形性能改良效果顯著，且變形模量處于27.2～62.3倍抗壓強度線性范圍內.

（2）固化土試樣存在臨界配合比（6∶4）及臨界RHA-GGBS質量分數（10%），當配合比超過6∶4或RHA-GGBS質量分數超過10%，力學性能不升反降.

（3）改良后固化土膨脹潛勢顯著降低，養(yǎng)護前后自由膨脹率差距明顯，RHA-GGBS質量分數為10%時，養(yǎng)護組較未養(yǎng)護組降幅最高為3.6倍，養(yǎng)護前自由膨脹率下降的原因是替換作用，養(yǎng)護后則是化學反應.

（4）RHA-GGBS能夠明顯減少土中蒙脫石和伊利石親水礦物成分，固化土試樣在臨界值條件生成團聚體、少量針棒狀水化物及大量無定形凝膠，分布在土體表面及填充孔隙，可以提高土體強度，降低土體膨脹.RHA-GGBS質量分數超過臨界值時，存在過量SiO2無法反應，生成物總量限制，使得固化反應受到不同程度的抑制作用的影響.

（5）RHA-GGBS固化膨脹土的耐久性直接關系路基或邊坡使用年限，因此固化土耐久性在工程中極為重要.未來計劃對固化土進行干濕循環(huán)試驗和凍融循環(huán)試驗，研究RHA-GGBS固化土的耐久性.