题目：水泥固化土中钙矾石对强度作用的机理和设计

钙矾石是水泥中很常见的一种矿物。在水泥固化土中，含有石膏的情况下采用水泥加固，就会生成钙矾石。钙矾石的生成对强度的影响具有双重性，可能提高强度，也可能产生破坏作用。本研究选用水泥、石膏、硫铝酸盐水泥和矿渣，组成不同组分的固化剂加固天然黏土土样，通过宏微观分析，加深对钙矾石作用和机理的认识。并在试验结果的基础上建立了指导固化土中钙矾石设计的思想，即协调性理论，协调性理论主要包括三个方面：1.动力学关系的协调；2.碱度条件的协调；3.钙矾石生成量的协调。在水泥固化土中掺入硫铝酸盐水泥加快钙矾石的生成速率，或使用矿渣替代水泥减缓凝胶类水化物生成的速率，都能减小了钙矾石生成对凝胶类水化物胶结土颗粒结构的破坏，增强了钙矾石生成完毕后凝胶类水化物对被破坏的胶结结构的修复作用，协调了动力学关系，从而提高强度；在水泥固化土中，钙矾石生成速率加快，则钙矾石生成时的碱度低，使用矿渣替代水泥，矿渣水化消耗Ca(OH)2降低碱度，其结果都是生成晶体状的钙矾石，能填充固化土中的孔隙，密实土样，实现了碱度条件的协调，从而提高强度；北京土中无论是掺入硫铝酸盐水泥还是使用矿渣替代水泥，都是同时实现了动力学关系协调与碱度条件协调的作用。晶体状钙矾石填充了孔隙，密实了土样，提高了凝胶类水化物胶结土颗粒形成强度结构的效率，从而在水泥加固的基础上大大的提高了强度；北京土中在水泥-石膏-硫铝酸盐水泥体系中掺入Ca(OH)2，既破坏了动力学的协调关系，又破坏了碱度条件的协调，对强度产生较大的破坏。水泥-石膏-矿渣体系中掺入Ca(OH)2，由于钙矾石的生成相对缓慢，矿渣的水化会消耗Ca(OH)2，减小了对钙矾石的影响，所以对强度的影响较小。运用钙矾石的设计思想，即协调性理论，基本上能够合理的解释本研究的试验结果。符合协调性理论的情况下，钙矾石生成就能起到良好的增强作用，反之亦然。同时也说明协调性理论是具有一定的正确性和合理性的。