1、1微观角度下对有机质影响水泥效果的探讨摘要：21 世纪以来，随着我国经济社会的不断发展，我们已经进入了信息化，科技化的时代。大型施工建筑正在迅速兴起，水泥作为重要的施工材料，已经被施工建筑企业规范的应用。因此如何加强水泥的使用效果成为了当今社会需要研究的重要问题。为了研究有机质对水泥效果的影响，我们队水泥的各项成分进行分析，这样有利于加强水泥的使用寿命，地基的坚固性和地基的厚度。甚至对于我国未来大型国有施工建筑都是具有重要影响的，所以我们必须加强研究有机质对水泥效果的影响。 关键词：微观角度、有机质影响、水泥效果 中图分类号：TQ172 文献标识码： A 前沿：众所周知目前许多建筑工程都采用水
2、泥，混凝土等作为施工的基本材料。它们如何发挥其功能，达到最大的经济效益都是我们一直在探寻的。一些建筑工程师发现当水泥中有机质含量较高时，形成的地基中有机质会对水泥的加固效果降低，使泥土的厚度和疏松度达不到预期效果。为了验证这一现象的可靠性，建筑工程师做了一些验证试验，用不同浓度梯度的有机质含量加入到水泥中，过相等的时间后对水泥的厚度和性能做各方面的测试。结果发现：随着水泥中有机质含量的增加，水泥的各项使用性能变差。下面本研究就来讲述整个分析过程。 实验样品的制备 2虽然我们能从书籍和建筑工程师的研究中得出一些结论，但是我们依然不知道是有机质中的哪种建筑材料影响了水泥的使用效果。水泥中有机质的主
3、要成分有粒度成分、矿物成分、有机质、可溶盐、酸碱度等。这些有机成分都可能影响着水泥的使用效果。为了减少实验难度和其余外界条件的干扰，我们选择地区土质比较好的风干样进行实验的研究。但是光有好的土样是不够的，科学的实验必须严谨。所以我们通过向土样中加入腐殖酸钠的有机物质来改变有机质的含量。这样就可以有效的控制有机质的其他变量因素了。制样时，首先将实验土样和适量比例的腐殖酸钠用水浸泡一昼夜，这样能够使土与水充分结合并且形成稳定的体系。注意腐殖酸钠一定要与土样有足够的充分作用时间。浸泡过程中，按照实际情况控制各组土样的含水率均为 60%。然后以 15%的掺入比将水泥和土样充分搅拌均匀，并在控制各试样容
4、重其他条件情况大致相同的条件下，将搅拌完的土采用手工压筑法装入环刀和饱和器中制成直接剪切试样和无侧限抗压试样，最后将试样密封养护，养护期为 28d。设置三个浓度梯度，一个对照试验，即土样中不加任何有机质材料的。利用重铬酸钾氧化法测得各组土样有机质含量。 对实验结果的测试 2.1 溶盐性能测试 用实验一段时间的土样进行滴定法和火焰光度计法对水泥试样进行易溶盐成分测定，结果发现加固前后试样中易溶盐的各离子含量都发生了明显的变化。另一个重要的发现是加固后的试样中出现了 OH离子，分析可能是由水泥水化而产生的。但是从含量上来看，它的变化是波动3的，总体趋势是随着有机质的增多而减小，这也可以解释富里酸和
5、胡敏酸对水泥水化过程的抑制作用。一般来说，水泥加入后由于其水化作用会使 Ca2+含量增加，但试验中发现加固后试样中 Ca2+含量小于加固前含量，而 OH离子的出现又说明确实有水化反应的发生，这只能说明水化反应产生的 Ca2+一部分形成结晶物质，提高了水泥土的强度，另一部分则与胡敏酸反应生成了不溶的胡敏酸钙，从而使得试样中 Ca2+含量减少。另外，Ca2+含量的减少率是在不断增大的。虽然 4 号试样中 Ca2+减少率最大，但从力学结果中可知其力学性质最差，也就是说水泥的水化和硬化最不完全，即 4 号样中减少的钙离子并不是完全用来形成结晶物质以提高水泥土强度的，其 Ca2+的减少主要是由于其中大量
6、的胡敏酸和钙离子相结合生成了不溶的胡敏酸钙而引起的，这与 OH的变化趋势是相一致的。证明了有机质对水泥加固软土效果的影响。 2.2 无侧限抗压试验 另一方面我们可以测试其他性能。分析结果：随着有机质含量的增加，试样的无侧限抗压强度值越来越小。我们都知道土体中的有机质最具有代表性的成分可归纳为富里酸和胡敏酸两类。依据我们试验中所加入的腐殖酸钠的有机物质组成中主要为富里酸，其次是胡敏酸及少量其他有机质成分。研究实验结果发现，有机质组成中影响水泥土无侧限抗压强度的主要成分为富里酸。因为富里酸对铝铁硅酸盐矿物具有很强的分解能力。具体是因为只要土样与有机质接触，富里酸便开始被矿物粉末所吸收，这个过程是化
7、学反应。富里酸主要在矿物颗粒的表面与铝结合，矿物越容易分解，含有的铝便越多，其也就能越快地和大量地从溶4液中吸收富里酸生成络合物，当络合物达到一定浓度的时候，便会从溶液中沉淀出来。 在富里酸、水、水泥的体系中，富里酸首先呈水溶性形式存在，在水泥与富里酸水溶液接触后，一方面水泥的水化开始；另一方面富里酸与水泥矿物的吸附作用所形成的吸附层又延缓了水泥水化的进程。其次，在已生成的水化铝酸钙、水化硫铝酸钙及水化铁铝酸钙晶体中，富里酸的分解作用使这些水化产物解体，破坏了水泥土结构的形成，从而导致试样无侧限抗压强度的降低。同时，有机质中的胡敏酸对钙有很强的化学亲合势，可与水泥水化作用产生的钙离子相吸附，抑
8、制水泥本身进行水化作用，阻碍水泥的硬化，从另一方面影响水泥土强度的形成。 2.3 直接剪切试验 从实验数据中我们可以分析各试样的抗剪强度指标，随着有机质含量的增大，各土样的内部的摩擦角越来越小，而粘聚力 c 值却逐渐增大。这是因为土的粘聚力主要是由于土粒之间的相互接触在土粒间的结合水形成的水胶连结产生的。所以可想而知土颗粒越细小，它们之间的接触面积越大，含亲水矿物质越多，粒间的结合水连结也越强，它们之间的粘聚力也就越大。从各种实验数据和书籍我们了解到土体中若含 1%的腐殖质，它们所起的作用等同于由 1.5%其他矿物成分形成的粘粒。这就说明了各种土粒之间的作用力究竟有多大。因此随着有机质含量的增
9、大，试样中相当于增加了粘粒的含量，细小颗粒间以较强的结合水连结，从而使 c 值增大。还需要考虑的因素有土样的内摩擦角主要取决于土粒表面的粗糙程度和交错排列的接触咬合情况，土粒表面愈粗糙，不光滑，5棱角愈多，密实度愈大，土的内摩擦角就愈大。可以得出的结论是，有机质的相互接触作用阻碍了水泥水化和硬化的进程，从而使得水泥的结晶和胶结作用不能充分发挥，因此也就不能充分地将小颗粒连结成较大的颗粒，且随着有机质含量的增高，这种作用越明显，从而造成了内摩擦角越来越小的结果。总之，随着有机质含量的提高，试样的抗剪强度呈降低趋势。 结束语： 随着我国改革开放的进程的加快，我们建筑行业的发展是相当迅猛的。在这种情
10、况下，各种建筑材料被大量的使用。如何提高建筑材料的使用性能和使用效果成为了建筑师主要解决的问题。本文在微观条件下，通过实验测定了有机质含量对水泥使用效果的影响，主要有以下几个结论：一、试样中易溶盐成分和含量与试样中的有机质含量关系密切，其结果说明了有机质含量对水泥使用效果的影响。二、有机质中的富里酸和胡敏酸可分别与水泥水化产生的铝和钙相结合，形成络合物，延缓水泥水化的进程，同时分解水化产物，阻碍水泥的硬化，使水泥的强度降低。三、随着有机质含量的增加，软土经水泥加固后试样的粘聚力有稍微增大的趋势，内摩擦角有明显的减少趋势，但其抗剪强度值和无侧限抗压强度均呈下降趋势。 参考文献： 1潘永灿,蒋莹玉.水泥土强度受有机质含量影响试验研究J.盐城工学院学报,2002,15(1):2931. 62汤怡新,刘汉龙,朱伟.水泥固化土工程特性试验研究J.岩土工程学报,2000,22(5):549554. 3储诚富,洪振舜,刘松玉.用似水灰比对水泥土无侧限抗压强度的预测J.岩土力学,2005,26(4):645649.
