Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm về sự giãn nở của muối trong đất muối natri dưới các điều kiện tạm thời
Tóm tắt
Sự giãn nở của muối trong đất muối sunfat, phân bố rộng rãi ở vùng tây bắc Trung Quốc, gây ra những thiệt hại nghiêm trọng về hạ tầng dưới các điều kiện nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, cơ chế của sự giãn nở muối trong điều kiện nhiệt độ thấp vẫn chưa rõ ràng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành một loạt thí nghiệm làm lạnh kết hợp với sự kết tinh của muối để nghiên cứu cơ chế này và sử dụng mô hình ion để tính toán tỷ lệ bão hòa dư của dung dịch. Trong các thí nghiệm, chúng tôi đã kiểm tra sức mạnh và quá trình giãn nở muối dưới các tốc độ làm lạnh khác nhau và các hình thái tinh thể khác nhau. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tỷ lệ bão hòa dư trong các điều kiện tạm thời cũng đã được xem xét. Kết quả cho thấy tỷ lệ bão hòa dư ban đầu của dung dịch natri sunfat có mối liên hệ chặt chẽ với các điều kiện môi trường, và tỷ lệ này giảm khi tốc độ làm lạnh chậm lại và hình thái tinh thể ổn định hơn. Tỷ lệ bão hòa dư ban đầu cao hơn dẫn đến một vùng trạng thái không ổn định tăng lên, dẫn đến sự giãn nở muối ít hơn. Ngược lại, hàm lượng ion clorua có ảnh hưởng rõ rệt đến tỷ lệ bão hòa dư của dung dịch natri sunfat, và hàm lượng ion clorua cao hơn có thể ức chế sự giãn nở muối trong đất muối natri. Những phát hiện này giúp giải thích cơ chế giãn nở muối trong các điều kiện phức tạp như đất đóng băng theo mùa, từ đó giúp tìm kiếm các phương pháp cải thiện để ngăn ngừa giãn nở muối trong đất muối sunfat.
Từ khóa
#giãn nở muối #đất muối natri #điều kiện tạm thời #tỷ lệ bão hòa dư #ion cloruaTài liệu tham khảo
Chen X B, Liu J K, Liu H X, et al. 2006. Frost Action of Soil and Foundation Engineering. Beijing: Science Press, 170–207. (in Chinese)
Clegg S L, Whitfield M. 1991. Activity coefficients in natural waters, In: Pitzer K S. Activity Coefficients in Electrolyte Solutions (2nd ed.). Boca Raton: CRC Press, 279–434.
Derluyn H. 2012. Salt transport and crystallization in porous limestone: neutron-X-Ray Imaging and poromechanical modeling. PhD Dissertation. Zurich: ETH Zurich, 9–27.
Espinosa R M, Franke L, Deckelmann G. 2008. Phase changes of salts in porous materials: crystallization, hydration and deliquescence. Construction and Building Materials, 22(8): 1758–1773.
Gao J P, Wu J H, Deng Y S, et al. 1996. A multi-factor study of salt expansion of sulphate salty soil. Journal of Glaciology and Geocryology, 18(2): 170–177.
Lai Y M, Wan X S, Zhang M Y. 2016. An experimental study on the influence of cooling rates on salt expansion in sodium sulfate soils. Cold Regions Science and Technology, 124: 67–76.
Li N Y, Li B, Wu J H. 1989. Study on the expansive characteristics of sulphuric saline soils. Journal of Xi’an Institute of Highway, 7(3): 81–90. (in Chinese)
Luo W F. 1980. Highway Engineering in Saline Soil Regions. Beijing: China Communications Press, 1–25. (in Chinese)
Marion G M, Grant S A. 1994. FREZCHEM: A chemical thermodynamic model for aqueous solutions at subzero temperatures. In: Cold Region Research and Engineering Laboratory. CRREL Special Report. 94–18. Hanover, New Hampshire.
Marion G M, Farren R E. 1999. Mineral solubilities in the Na-K-Mg-Ca-Cl-SO4-H2O system: A re-evaluation of the sulfate chemistry in the Spencer-Møller-Weare model. Geochimica et Cosmochimica Acta, 63(9): 1305–1318.
Marliacy P, Solimando R, Bouroukba M, et al. 2000. Thermodynamics of crystallization of sodium sulfate decahydrate in H2O-NaCl-Na2SO4: application to Na2SO4•10H2O-base latent heat storage materials, Thermochimica Acta, 344(1–2): 85–94.
Mersmann A. 1995. Crystallization Technology Handbook. New York: Marcel Dekker, Inc., 4–10.
Mersmann A. 2001. Crystallization Technology Handbook (2nd ed.). New York: Marcel Dekker, Inc., 4–20.
Mokni N, Olivella S, Alonao E E. 2010. Swelling in clayey soils induced by the presence of salt crystals. Applied Clay Science, 47(1–2): 105–112.
Mullin J W. 1993. Crystallization (3rd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann, 216–231.
Pitzer K S. 1975. Thermodynamics of electrolytes. V. effects of higher-order electrostatic terms. Journal of Solution Chemistry, 4(3): 249–265.
Prausnitz J M. Lichtenthaler R N, De Azevedo, E G. 1999. Molecular Thermodynamics of Fluid-phase Equilibria (3rd ed.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall PTR, 312–326.
Rocha F, Martina P M. 2002. Experimental investigation and kinetic modeling of crystal growth. In: Fifteenth International Symposium on Industrial Crystallization, Sorrento, Italy: AIDIC, 383–388.
Spencer R J, Møller N, Weare J H. 1990. The prediction of mineral solubilities in natural waters: A chemical equilibrium model for the Na-K-Ca-Mg-Cl-SO4-H2O system at temperatures below 25°C. Geochimica et Cosmochimica Acta, 54(3): 575–590.
Steiger M. 2005. Crystal growth in porous materials—I: The crystallization pressure of large crystals. Journal of Crystal Growth, 282(3–4): 455–469.
Wan X S, Lai Y M. 2013. Experimental study on freezing temperature and salt crystal precipitation of sodium sulphate solution and sodium sulphate saline soil. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 35(11): 2090–2096. (in Chinese)
Wan X S, Lai Y M, Wang C. 2015. Experimental study on the freezing temperatures of saline silty soils. Permafrost and Periglacial Processes, 26(2): 175–187.
Wan X S, Hu Q J, Liao M K. 2017. Salt crystallization in cold sulfate saline soil. Cold Regions Science and Technology, 137: 36–47.
Wu Q B, Sun T, Tao Z X, et al. 2001. Experimental studies on the salt expansion of coarse grain saline soils under constant temperature. Journal of Glaciology and Geocryology, 23(3): 239–243. (in Chinese)
Xu X Z, Wang J C, Zhang L X, et al. 1995. Mechanisms of Frost Heave and Soil Expansion of Soils. Beijing: Science Press, 100–115. (in Chinese)
Xu X Z, Wang J C, Zhang L X. 2010. Frozen Soil Physics. Beijing: Science Press, 231–239. (in Chinese)
Yuan H, Li B. 1995. On the minimum salt content and allowable salt content of sulphate salty soil. China Journal of Highway and Transport, 8(3): 10–14. (in Chinese)
Zhang K C. 2011. Modern Crystallography (2nd ed.). Beijing: Science Press, 76–94. (in Chinese)
Zhao T Y. 2012. Experimental study on salt heaving properties of inland sulphate saline soil in cold and arid regions. PhD Dissertation. Lanzhou: Lanzhou University. (in Chinese)