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铝氧化物和黏土矿物的交互作用在土壤水土保持、污染防治、岩土力学等方面有着重要的作用，当黏土矿物表面被铝氧化物胶结后，土壤的吸附性能、土壤结构、土壤的力学性质都有明显的改变。铝氧化物与蒙脱土胶结作用对膨胀土性质的影响是土力学亟待开拓的研究领域，此方面的研究及其应用将有力推动土力学的发展及膨胀土处治水平的提高，具有重要理论意义。
本研究主要内容包括：⑴根据无机合成的原理，在实验室合成不同配合比(Al3+/蒙脱土摩尔质量比、碱化度(OH-与Al3+的摩尔比)）的羟基铝与蒙脱土的胶结样。⑵宏观试验研究。对能充分反映和表征膨胀土胀缩机理和力学特性的指标进行分析研究，主要通过颗粒分析、Atterberg Limits、自由膨胀率、膨胀力、三轴剪切等试验方法探讨羟基铝对蒙脱土上述指标的影响。试验结果表明，经羟基铝改性后，蒙脱土的物理力学特性明显提高，膨胀性指标显著降低，由宏观力学指标和自由膨胀率试验结果确定的Al3+/蒙脱土摩尔质量比和碱化度的最优配合比分别为0.5和2.0。⑶微观试验研究。在宏观试验研究的基础上，通过能反映和表征膨胀土微观涨缩机理和物理特性的测试方法对改性前后的试样进行对比分析，主要通过X-射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)、傅立叶红外图谱(FT-IR)、差热-热重分析(TGA-DTA)、孔径分布、比表面积(SSA)、阳离子交换量(CEC)、27Al核磁共振(27Al MAS NMR)等分析测试方法，探讨改性后试样矿物的成分、黏土颗粒形貌、吸附和结合水的性质、原子结构等物理化学特征的变化。试验分析表明，宏观特性的改变在微观层面上有所表现，改性后羟基铝和蒙脱土颗粒反应，其颗粒形貌、晶体结构、吸附水的性质、比表面积、原子结构等显著改变。⑷基于宏观和微观试验研究结果，羟基铝和蒙脱土之间的胶结作用机理可解释为:离子交换、吸附、包被及化学成键等作用。⑸结合羟基铝和蒙脱土的作用特点及电化学基本原理，室内配制电解质溶液，通过电极的作用和膨胀土反应生成羟基铝。发现在电场的作用下，电解液可在膨胀土中迁移，分布在土中的电解液在电极的作用下生成某种形式的羟基铝沉积在膨胀土层间，导致过渡性层状矿物生成，实现了羟基铝对膨胀土的改性，为其工程应用奠定理论基础。试验结果表明阳极区和阴极区的改良效果明显优于中间区。