改性水玻璃固化黄土的水稳性机理研究结果

黄土的主要化学成分为SiO2、A12O3和CaO，这与黄土中的主要矿物石英、长石和云母的情况一致。其次为Fe2O3、MgO、K2O、Na2O和FeO，Fe2O3、FeO和MnO的存在与角闪石类矿物和磁铁矿等有关。总的来说，黄土的化学成分介于沉积岩和土壤之间，与花岗岩和地壳物质的化学成分相似。研究黄土的化学成分，对认识黄土的物质组成特征、评价黄土的工程性质等都具有实际意义。以马兰黄土为例说明中国黄土的化学成分含量，综合各黄土带的分布面积、厚度和密度等因素，黄河中游地区马兰黄土化学成分新的研究成果见表2-5。

马兰黄土主要化学成分为二氧化硅、倍半氧化物和碳酸盐类。SiO2为主要成分，存在于砂粒、粉粒和黏粒的各级粒组之中，部分SiO2在黄土中以无定型硅酸盐的形式存在，属于胶体物质；Ca2+、Mg2+以液态或固态的形式存在于黄土中，常为胶结物；A12O3和Fe2O3以镁铝胶体存在于黄土中。

黄土中的易溶盐包括氯化物、重碳酸盐和硫酸盐等，其含量直接影响黄土的崩解性、渗透性、膨胀性和稳定性。易溶盐含量在0.003%～1.74%之间，个别高达4.80%，常见值为0.32%。石膏（CaSO4·2H2O）为中溶盐的典型代表，含量为0.01%～1.44%，平均为0.30%。碳酸钙为典型的难溶盐，含量在0.38%～25.5%间，平均值约10%，占全部碳酸盐的90%以上，碳酸镁占10%以下。碳酸钙在黄土中呈多种形态存在，有碎块状、颗粒状、膜壳状、细晶状、菌丝状、结核状等；其中，结核状主要存在于离石黄土和午城黄土中［3，8］。

表2-5　马兰黄土与世界各地黄土的主要成分（质量分数）(www.xing528.com)

黄土的pH值在6.0～9.2之间。干旱地区黄土pH值较高，而湿润地区因水的淋洗作用pH值较低。一般情况下，pH值越大，湿陷性越强。

在大气降水和灌溉等作用下，马兰黄土存在着化学成分或矿物元素淋溶现象，其淋溶释放规律依次为Na+、Ca2+、Mg2+和Cl-，主要通过快速的无机盐溶解过程淋失，而K+、SiO2的淋溶释放则与缓慢的硅酸盐矿物的风化有关。其中，水溶性阳离子在黄土中具有扩散特性，在距水源较近时，在水平方向上，土壤胶体中交换性K+、Na+、Mg2+离子含量明显升高，尤其交换性K+的升高幅度最大，而交换性Ca2+却明显减少，说明K+、Na+、Mg2+被土壤胶体吸附，而Ca2+被解吸，这可能与多种离子同时大量存在而产生的相伴离子效应和土中的黏土矿物有关。而在垂直方向上，具有明显的溶滤和淋洗作用，水溶性阳离子或盐分向下运移。黄土包气带水盐效应及其运移规律，对水玻璃固化黄土的硅化法有重要的指导作用［10］。