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《太原理工大学》 2019年
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含典型钠盐盐渍砂土的电化学行为研究

许书强  
【摘要】:为延续我国经济运行发展良好态势,优化经济结构调整,进一步推动全面深化改革和保证持续发展,克服恶劣环境地区的发展缓慢问题,需重点克服盐渍土地区的工程建设问题。本文在结合国内外关于盐渍砂土的研究现状基础上,通过室内试验配制模拟不同状态下的含钠盐的盐渍砂土,并通过电化学测试手段测试盐渍砂土的电化学行为,分析不同变量对砂土电化学行为的影响机理,结合软件模拟及理论分析得出:(1)盐渍砂土的基本等效电路为R(C(R(QRW)))(CR),由两部分串联组成。第一部分首先为电极与溶液界面形成的电双层电容CPE和代表法拉第过程的电荷转移电阻Rt并联,然后与砂土电阻元件R_1串联后与砂土多孔层电容Ce形成并联;第二部分由盐膜形成的电容C和电阻R_2并联后与溶液电阻Re串联组成。(2)盐渍砂土的Nyquist图由高频区容抗半圆弧和低频区直线组成,随着含盐量和含水率的增加,容抗弧和扩散弧半径以及溶液阻抗值都呈减小的趋势,砂土体系的腐蚀性增强。(3)盐渍砂土的Bode图中阻抗模值随频率的升高而降低,且图中只出现一个峰值。在频响体系的频率范围内,含盐量和含水率的升高可以减小阻抗模值,提升了砂土体系的腐蚀性。(4)NaCl、Na_2SO_4和NaHCO_3盐渍砂土的电化学行为表现出不同的特点:含NaCl盐渍砂土中离子迁移性较大,含Na_2SO_4盐渍砂土中电荷量较高,含NaHCO_3盐渍砂土中会形成钝化薄膜;其中,NaCl盐渍砂土溶液电阻和阻抗半径最小;相同含盐量和含水率状态下,NaCl盐渍砂土腐蚀性最强。(5)通过ZsimDemo软件拟合盐渍砂土的电化学阻抗谱得出的等效电路的电路元件参数值进一步得出:溶液电阻Re、砂土电阻R_1和电荷转移电阻Rt皆随含盐量和含水率的升高而降低,砂土多孔层电容Ce和CPE元件的电容量(CPE_(-T))皆随含盐量和含水率升高而增大;相同状态下,NaCl盐渍砂土的溶液电阻Re、砂土电阻R_1和电荷转移电阻Rt最小,砂土多孔层电容Ce和双电层电容CPE_(-T)最大。(6)通过综合分析含盐量、含水率和盐类三个变量对砂土电化学行为的影响机理得出:含盐量的增加致使盐渍砂土体系中孔隙溶液中和砂土土体颗粒表面离子浓度上升,表现为减小了电子传递的阻力和增加了电容器的带电荷量;含水率的增加改善了盐渍砂土体系中的孔隙连通性,提高了离子扩散迁移活动的活跃性,表现为降低电阻元件参数值和提升电容器的存储电荷能力;NaCl盐渍砂土导电能力最好,Na_2SO_4盐渍砂土中电荷量较高,NaHCO_3盐渍砂土中会形成钝化薄膜。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TU441

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