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对固化/稳定法处理重金属污染土的研究已经成为环境岩土工程领域的热点,也取得了丰硕的研究成果。但是研究的对象局限于一般性黏土,对于特殊性的黏土如膨胀土重金属污染问题的研究却鲜有报道。其次,过多关注固化剂类型、重金属离子类型等因素对固化效果的影响也限制了固化/稳定理论的发展与完善。对固化/稳定重金属污染土的长期环境效应的研究也是固化/稳定理论研究中不可或缺的一部分,长期环境作用如干湿循环作用、冻融循环作用、化学物质渗淋作用、碳化作用等对固化土宏观性质的影响以及微观作用机理的研究仍然不够完善和系统。本文以国家自然科学基金项目(NO.4167020957)为依托,以固化铅污染膨胀土为研究对象,采用室内加速碳化技术,通过室内试验与理论分析相结合、宏观规律与微观机理相结合、定性解释与定量分析相结合的方法,重点研究了固化土在碳化作用下的基本物理、力学性质、化学淋滤特性以及微观性质的变化规律,并从微观角度揭示碳化作用机理。主要的研究成果如下:(1)系统回顾了国内外对混凝土和水泥石碳化作用的研究现状,总结了碳化作用对水泥石和混凝土物理力学及微观性质的影响,并且总结对比了碳化深度的测量方法。(2)以石灰固化土为研究对象,采用单侧碳化方式研究了碳化深度、碳化速率与时间之间的定量关系,研究结果表明,石灰固化土的碳化深度与碳化时间(d)的平方根呈正比关系,碳化速率与碳化时间(h)呈幂函数关系。(3)采用全接触碳化方式对比研究了碳化前后石灰固化土和碱渣固化土的基本物理力学性质如含水率、黏粒含量、液塑限、pH值、自由膨胀率、比重以及无侧限抗压强度的变化规律,对比分析两种固化土的性质差异。(4)通过半动态淋滤试验,对比研究了两种固化土在碳化前后的铅离子和钙离子滤出量变化规律,并且定量研究了碳化前后离子的有效扩散系数、可滤出性指数以及离子滤出机制,定量评价碳化作用对固化土的不利影响。(5)通过一系列的微观试验:X射线衍射(XRD)试验、热重分析(TGA)试验、压汞(MIP)试验以及扫描电镜(SEM)试验研究了固化土在碳化前后的孔隙结构和矿物成分的变化,将定性分析和定量分析相结合,深入全面地研究微观性质的变化,并且从微观角度,由表及里,由浅入深地研究碳化作用造成固化土劣化的机理。