砒砂岩中蒙脱石膨胀抑制机理及改性试验研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 主要符号表 | 第23-25页 |
| 1 绪论 | 第25-43页 |
| 1.1 研究背景 | 第25页 |
| 1.2 砒砂岩 | 第25-34页 |
| 1.2.1 砒砂岩的成因 | 第26-27页 |
| 1.2.2 砒砂岩的分布面积 | 第27-29页 |
| 1.2.3 砒砂岩的种类 | 第29-30页 |
| 1.2.4 砒砂岩矿物及化学组成 | 第30-32页 |
| 1.2.5 砒砂岩的物理性能 | 第32-34页 |
| 1.3 砒砂岩区的水土流失状况及治理模式 | 第34-39页 |
| 1.3.1 砒砂岩区水土流失状况 | 第34页 |
| 1.3.2 砒砂岩区水土流失治理模式 | 第34-37页 |
| 1.3.3 淤地坝措施治理水土流失 | 第37-38页 |
| 1.3.4 存在的问题 | 第38-39页 |
| 1.4 砒砂岩的开发利用现状 | 第39-40页 |
| 1.5 研究目的、意义及主要研究内容 | 第40-43页 |
| 1.5.1 研究目的和意义 | 第40页 |
| 1.5.2 主要研究内容 | 第40-42页 |
| 1.5.3 研究技术路线 | 第42-43页 |
| 2 砒砂岩溃散及防治机理研究 | 第43-76页 |
| 2.1 砒砂岩的胶结形式 | 第43-44页 |
| 2.2 砒砂岩的膨胀溃散性 | 第44-45页 |
| 2.2.1 砒砂岩中粘土矿物的亲水性 | 第44页 |
| 2.2.2 蒙脱石的吸水膨胀特性 | 第44-45页 |
| 2.2.3 砒砂岩遇水溃散原因 | 第45页 |
| 2.3 蒙脱石膨胀机理 | 第45-48页 |
| 2.3.1 蒙脱石基本结构 | 第45-47页 |
| 2.3.2 蒙脱石的类质同像 | 第47页 |
| 2.3.3 蒙脱石的吸水膨胀过程 | 第47-48页 |
| 2.4 蒙脱石膨胀模型 | 第48-66页 |
| 2.4.1 晶层膨胀模型 | 第48-52页 |
| 2.4.2 双电层理论模型 | 第52-66页 |
| 2.5 砒砂岩的溃散、崩解过程 | 第66-69页 |
| 2.6 砒砂岩溃散防治机理 | 第69-74页 |
| 2.6.1 砒砂岩二元物理模型 | 第69-70页 |
| 2.6.2 砒砂岩力学模型 | 第70-74页 |
| 2.6.3 砒砂岩溃散防治机理 | 第74页 |
| 2.7 本章小结 | 第74-76页 |
| 3 砒砂岩中蒙脱石基本性质研究 | 第76-96页 |
| 3.1 砒砂岩的构造及矿物组成 | 第76-78页 |
| 3.1.1 砒砂岩的构造 | 第76页 |
| 3.1.2 砒砂岩的矿物组成 | 第76-78页 |
| 3.1.3 砒砂岩的风化指数 | 第78页 |
| 3.2 砒砂岩的水理性质 | 第78-82页 |
| 3.2.1 吸水率 | 第78-80页 |
| 3.2.2 崩解形态 | 第80-81页 |
| 3.2.3 耐崩解性 | 第81页 |
| 3.2.4 自由膨胀率 | 第81-82页 |
| 3.3 砒砂岩中蒙脱石的来源与提取 | 第82-85页 |
| 3.3.1 砒砂岩中蒙脱石的来源 | 第82-84页 |
| 3.3.2 砒砂岩中蒙脱石的提取 | 第84-85页 |
| 3.4 砒砂岩中蒙脱石的基本参数 | 第85-94页 |
| 3.4.1 蒙脱石的基本物理参数 | 第85-86页 |
| 3.4.2 蒙脱石的氧化物组成 | 第86-88页 |
| 3.4.3 蒙脱石的钙钠类型 | 第88-89页 |
| 3.4.4 蒙脱石的分子结构式 | 第89-93页 |
| 3.4.5 蒙脱石的层电荷 | 第93页 |
| 3.4.6 蒙脱石热重及红外分析 | 第93-94页 |
| 3.5 本章小结 | 第94-96页 |
| 4 蒙脱石离子交换改性试验研究 | 第96-120页 |
| 4.1 蒙脱石的水化膨胀 | 第96-97页 |
| 4.1.1 氧面的复三角形晶胞 | 第96页 |
| 4.1.2 基面的氧原子和氢氧根 | 第96-97页 |
| 4.1.3 交换性阳离子 | 第97页 |
| 4.1.4 侧边断口上化合价未饱和的原子 | 第97页 |
| 4.2 蒙脱石水化膨胀抑制机理 | 第97-103页 |
| 4.2.1 层间离子交换改性原理 | 第98-99页 |
| 4.2.2 蒙脱石离子交换电容器模型 | 第99-100页 |
| 4.2.3 蒙脱石晶格中的“二次置换” | 第100-101页 |
| 4.2.4 离子交换抑制蒙脱石水化膨胀 | 第101-103页 |
| 4.3 层间离子交换改性试验设计 | 第103-105页 |
| 4.3.1 试验材料 | 第103-105页 |
| 4.3.2 试样制备与测试 | 第105页 |
| 4.4 层间离子交换改性试验结果 | 第105-114页 |
| 4.4.1 阳离子种类与膨胀体积 | 第105-109页 |
| 4.4.2 离子表面电荷密度与膨胀体积 | 第109-111页 |
| 4.4.3 Zeta电位与膨胀体积 | 第111-112页 |
| 4.4.4 TG-DTG分析 | 第112-113页 |
| 4.4.5 阳离子交换序列 | 第113-114页 |
| 4.5 晶格离子“二次置换”试验 | 第114-118页 |
| 4.5.1 试验设计及测试 | 第115页 |
| 4.5.2 红外吸收光谱(FTIR)分析 | 第115-118页 |
| 4.6 本章小结 | 第118-120页 |
| 5 蒙脱石碱溶蚀改性试验研究 | 第120-142页 |
| 5.1 碱溶蚀改性机理 | 第120页 |
| 5.2 蒙脱石中硅、铝溶出试验方法 | 第120-122页 |
| 5.2.1 试验材料 | 第120-121页 |
| 5.2.2 主要仪器设备 | 第121页 |
| 5.2.3 主要测试内容 | 第121-122页 |
| 5.3 蒙脱石中硅、铝在碱溶液中的溶出特性 | 第122-125页 |
| 5.3.1 不同NaOH浓度溶液中硅、铝的溶出率 | 第122-124页 |
| 5.3.2 不同反应时间下硅、铝的溶出特性 | 第124-125页 |
| 5.4 蒙脱石对碱的吸附特性 | 第125-128页 |
| 5.4.1 试验材料 | 第125-126页 |
| 5.4.2 试验过程 | 第126页 |
| 5.4.3 蒙脱石碱吸附量计算 | 第126页 |
| 5.4.4 试验结果 | 第126-128页 |
| 5.5 蒙脱石碱溶蚀反应产物 | 第128-138页 |
| 5.5.1 主要试验仪器设备 | 第128-129页 |
| 5.5.2 试验设计及试件制作 | 第129-131页 |
| 5.5.3 测试方法 | 第131页 |
| 5.5.4 试验结果 | 第131-138页 |
| 5.6 蒙脱石碱溶蚀模型 | 第138-140页 |
| 5.6.1 蒙脱石溶蚀碱液浓度阈值 | 第138-139页 |
| 5.6.2 蒙脱石碱溶蚀模型 | 第139-140页 |
| 5.7 本章小结 | 第140-142页 |
| 6 碱蚀改性砒砂岩材料性能研究 | 第142-165页 |
| 6.1 试验设计与试件制作 | 第142-143页 |
| 6.1.1 试验原料及仪器设备 | 第142-143页 |
| 6.1.2 试件制作 | 第143页 |
| 6.2 测试内容 | 第143-145页 |
| 6.2.1 抗压强度测试 | 第143-144页 |
| 6.2.2 材料孔隙结构测试 | 第144页 |
| 6.2.3 改性材料的水渗透性能 | 第144-145页 |
| 6.2.4 傅里叶红外 | 第145页 |
| 6.2.5 热重分析 | 第145页 |
| 6.2.6 微观结构分析 | 第145页 |
| 6.3 碱蚀砒砂岩改性材料性能试验 | 第145-158页 |
| 6.3.1 改性剂用量与抗压强度关系 | 第145-146页 |
| 6.3.2 粉煤灰掺量与抗压强度关系 | 第146-147页 |
| 6.3.3 改性材料耐水性 | 第147-148页 |
| 6.3.4 改性材料孔隙结构 | 第148-151页 |
| 6.3.5 改性材料水渗透性能 | 第151-152页 |
| 6.3.6 XRD分析 | 第152-154页 |
| 6.3.7 FTIR分析 | 第154-155页 |
| 6.3.8 微观结构分析 | 第155-158页 |
| 6.4 碱蚀砒砂岩改性材料抗盐溶液侵蚀性能试验 | 第158-163页 |
| 6.4.1 试验设计 | 第158-159页 |
| 6.4.2 试验结果与分析 | 第159-163页 |
| 6.5 本章小结 | 第163-165页 |
| 7 结论与展望 | 第165-168页 |
| 7.1 结论 | 第165-167页 |
| 7.2 创新点 | 第167页 |
| 7.3 展望 | 第167-168页 |
| 参考文献 | 第168-177页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第177-179页 |
| 致谢 | 第179-181页 |
| 作者简介 | 第181页 |
