基于相对结构度的水泥固化压实土力学与变形特性研究

由于胶结作用和孔隙结构的影响,结构性土的力学与变形特性显著区别于重塑土.为了解结构性土的特性,采用人工制备水泥固化压实土,并通过固结试验和固结排水剪切试验对其相对结构度及其衰变规律展开研究.详细分析了胶结作用和初始孔隙比对水泥固化压实土压缩特性与剪切特性的影响,并根据压缩试验结果建立了适用于水泥固化压实土的相对结构度发展式,最后采用所提出的相对结构度发展式对水泥固化压实土的剪切特性进行分析.研究结果表明,相对结构度的衰变速率随着水泥掺量的增大而减小,但初始孔隙比并不影响水泥固化压实土变形过程中相对结构度随塑性体应变的衰变速率;水泥固化压实土的峰值应力与相对结构度有关,并随着相对结构度的降低而减小.     

海相固化土抗压强度特性试验研究

为探讨固化剂对某地海相土的固化效果,制备了固化剂掺量10%~14%,压实度94%~98%的固化土试样,经标准养护后,分别进行了7~180 d养护时间的无侧限抗压强度试验.试验结果表明:尽管固化土的无侧限抗压强度都分别随压实度和固化剂掺量的增大而增大,但对掺量为10%和12%的固化土来说,提高压实度,其强度增加则更为明显,而对于压实度为98%的固化土来说,增加掺量并不能有效增加其28 d之前的强度.另外,固化土的无侧限抗压强度随时间增长而增大,但超过90 d后已趋于稳定.     

就地固化土体路用力学参数研究

针对就地固化土路基,将废弃的淤泥土就地固化后用作路基填料,达到了废弃资源的合理利用,对实际工程具有重要意义.通过室内试验对就地固化土的压实特性和路用力学参数进行研究,发现水泥和矿渣微粉可以有效改良河道淤泥土,其中11%的固化剂总配比,满足规范中对上路床的强度要求;使用室内承载板法发现,11%固化剂掺量能够满足沥青路面对土基回弹模量的要求;随着固化剂总配比的增加,试样的CBR值基本呈线性增加,可以用一次多项式较好的拟合;随着击实前闷料时间的增长,击实后固化土的强度增大.     

一种自修复固化土的抗拉强度试验

固化土在道路工程上运用广泛,其抗压强度高但抗拉强度低,且易产生干缩裂缝导致强度降低.介绍一种具有强度自修复功能的固化剂,并对其开展抗拉(劈裂)强度试验研究.通过室内试验及电镜扫描试验发现,相较于传统的水泥固化土,添加自修复固化剂后,劈裂强度和水稳定性显著提升.养护3d和7d后破坏,水泥土和自修复固化土均具备一定的劈裂强度自修复能力,养护14 d后破坏,自修复效果大部分来源于自修复固化剂,且自修复强度随自修复固化剂掺量的增加而增加.水泥水化反应生成水化硅酸钙胶体(C-S-H),自修复固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的分子网络结构,两者相互搭接,形成了强度更高、孔隙率更小的交互空间结构.     

电离子土壤固化剂加固土的压实性能

利用电离子土壤固化剂(Ionic Soil Stabilizer,简称ISS)、石灰和水泥加固广州吉山粉土质砂(SM),通过对不同配比、不同闷料时间的击实试验和无侧限抗压强度试验结果进行分析,探讨ISS加固土压实性能和强度的变化规律．结果表明ISS加固土的最大干密度随闷料时间的增长而增大,从而可以增大其承载力;加固土含水量对干密度的影响因固化剂而异,建立了ISS加固土最大干密度与闷料时间、ISS石灰加固土强度与压实度的关系式。     

固土材料及优选固化滨海盐渍土方法

文中总结了传统固化材料如石灰、水泥和粉煤灰的固土原理及方法,介绍了新型固化材料如SH固土剂、HAS固土剂、ISS固土剂和YTG固土剂的特点及固土效果。室内试验证实,高分子材料SH固土剂固土时能包裹土颗粒,与石灰共同固化滨海盐渍土可明显提高固化土的强度、水稳性及耐久性。     

水泥固化重金属污染土的强度及环境特性：试验及数值模拟

为了探究碳化作用下水泥固化/稳定化重金属污染土的强度、环境特性,开展碳化作用下水泥固化污染土在重金属种类、重金属含量、水泥掺量、含水率、养护龄期等条件下的强度试验;并用固化土作地基加固桩,通过COMSOL软件模拟桩体在运营期间Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的对流-弥散过程。强度试验表明,Pb~(2+)影响较小,而Cu~(2+)和Zn~(2+)延长了水泥水化、初凝和终凝时间,并显著降低强度。重金属含量的减少和水泥掺量的增大,提高了固化污染土的强度。在早期碳化作用中,形成的碳酸盐沉淀具有骨架作用,提高了固化土的强度;后期沉淀附着在水泥水化产物表面,阻碍碳化反应发生,固化土强度降低。模拟结果表明,前期运移速率Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+),后期Cu~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。复合桩体材料使地下水体中污染物浓度显著降低。     

冻融作用下水泥固化煤化工废水污染土的强度特性及微观结构

为了解水泥固化煤化工废水污染土的强度特性及微观结构,以凹凸棒土为外掺剂,通过室内试验的方法研究了冻融循环作用下固化土的无侧限抗压强度、质量损失率及T2谱分布曲线.结果表明:养护28 d后,随外掺剂掺量增加,固化土的强度逐渐降低;随冻融循环次数增加,固化土的强度先增长后降低;掺加外掺剂固化土相比无外掺剂固化土,其强度明显降低;掺加外掺剂、无外掺剂和无苯酚无外掺剂三类固化污染土的累计质量损失率随循环次数的增加而增大,且呈相似的变化规律;在冻融循环3次时,固化土的孔隙减小且孔径变小,冻融循环5次和10次时,固化土的孔隙增加且孔径变大.由此可见,凹凸棒土虽使固化土强度降低,但因特殊的性质,对污染物的固化稳定化效果增强;固化土的强度变化与其内部孔隙和孔径有关.     

盐溶液作用下地聚物固稳铬污染土强度及毒性浸出特性

针对传统固化剂在固化、稳定污染土中耐久性差的问题,通过试验探究在NaCl溶液的侵蚀作用下,采用地聚物固化剂固化的Cr污染土强度特性和氯离子浸出特性。与水泥固化剂进行对比,结果表明：地聚物固化剂抗侵蚀性能更优;不同NaCl质量分数溶液浸泡下,地聚物固化土的无侧限抗压强度始终高于水泥固化土,总Cr和Cr(Ⅵ)浸出质量浓度始终低于水泥固化土。研究结论可为污染土的固化稳定提供参考。     

矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥稳定粉土的强度及固化机理

采用矿渣、钢渣、脱硫石膏和普通硅酸盐水泥联合制备固化剂,对黄河冲积粉土进行改良固化,在提高工业废渣资源化利用的同时,以期解决黄河冲积粉土强度低、水稳性差等路基工程应用难题。首先,基于无侧限抗压强度试验、水稳性试验和干湿循环强度试验探究固化剂掺量和养护龄期对固化粉土强度的影响规律,确定固化剂的最优掺量;其次,针对最优固化剂掺量的固化粉土,开展不同龄期固化粉土的渗透性试验,同时结合核磁共振测试、矿物成分分析以及电镜扫描,揭示固化粉土的矿物成分及微观结构的演化规律。研究结果表明：矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥固化粉土的最优掺量为干燥粉土质量的10%;固化粉土的水化产物主要为水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和钙矾石晶体(AFt);水化产物的粒间胶结和填充作用使土颗粒间形成致密结构,增强了固化粉土的力学强度、水稳性和抗渗性能。     

水泥固化重金属污染膨胀土物理性质试验研究

重金属污染对生态环境和工程安全均造成严重不利影响,而对重金属污染膨胀土的固化研究还处于初级阶段。采用南阳地区膨胀土,通过室内添加硝酸铅和硝酸镉溶液分别配制3种不同浓度的重金属污染膨胀土,并采用水泥进行固化。在不同的水泥固化剂掺量下,对固化的重金属污染膨胀土进行击实、液塑限和自由膨胀率试验研究。比较分析干密度、自由膨胀率和液塑限随重金属浓度、水泥掺量的变化规律。试验表明,随着重金属Pb、Cd浓度的增加,污染膨胀土的干密度和自由膨胀率增大,而液塑限降低;掺入水泥后,污染膨胀土的干密度和自由膨胀率随着水泥掺量的增加而降低,液塑限提高,并且水泥对铅污染膨胀土的固化效果优于镉污染膨胀土。     

六种固化滨海盐渍土的轴向应力应变特征

为适应不同工程对地基土强度和变形的要求,采用水泥、石灰、粉煤灰和SH固土剂等单独或联合固化盐渍土.通过抗压强度实验得到了6种固化土的轴向应力应变曲线.总体上,石灰+粉煤灰固化土应力应变曲线的塑性屈服阶段较长;水泥+石灰固化土的早期强度较高,弹性变形阶段曲线的斜率较大;掺加SH固土剂使固化土的强度和水稳性得到增强、塑性屈服阶段延长.SH固土剂+石灰+粉煤灰固化土的强度高且弹塑性优良,既能适应公路交通载荷作用;又因填料较轻,还可减少地基的沉降量.     

基于分形理论的固化土微观结构变化特性

为探究海洋环境中不同离子对固化土微观颗粒结构的影响,研究了钢渣+水泥固化土与水泥固化土在侵蚀环境下微观颗粒结构变化特点。选取海水中影响较大的3种离子对固化土试样进侵蚀性试验,对不种侵蚀龄期的试样进行电镜扫描,借助OpenCV图像处理软件对扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)图像进行处理,获得土体微观颗粒结构的形态特征,与试样无侧限抗压强度(unconfined compression strength, UCS)相结合,得到固化土微观颗粒结构变化与宏观强度变化的相互关联特性。研究结果表明：(1)在Mg²⁺作用下水泥固化土(CS)、掺激发剂的钢渣水泥固化土(A-SSP-CS)、钢渣水泥固化土(SSP-CS)的宏观强度变化与微观颗粒结构变化具有一定的相关性,且相关性在前期优于后期;(2)在Cl^-环境下CS、A-SSP-CS的宏观强度变化与微观颗粒结构变化在整个试验阶段内体现出较好的相关性,SSP-CS的宏微观相关性前期优于后期;(3)在SO₄^2-环境下,CS、A...     

固化污泥的压实特性及微观机理研究

固化污泥进入填埋场需要压实,为探求一种经济有效的方法将其填埋,需要对压实过程中微观结构特征的变化进行研究,揭示污泥固化土的压实机理。对以水泥为固化材料的污泥进行击实试验,通过真空冷冻干燥技术制样,进行扫描电镜试验;借助GIS技术实现了SEM图像的三维可视化及三维孔隙率的定量计算,分析击实过程中微观孔隙的变化规律。结果表明,固化污泥的干密度随着击实功的增加先增加后趋于稳定、孔隙率先减小后趋于稳定。三维可视化模型实现了土体颗粒表面起伏形态的三维显示。对比结果显示三维孔隙率的变化情况,较好地描述了固化污泥击实过程中孔隙体积的变化,可以依据三维孔隙率的变化选取一个经济击实功。研究成果为污泥固化土这种特殊性质土体的基本力学性质研究提供基础参数,并为其实际填埋施工工艺选择提供理论依据。     

流态固化土的电化学特性及其施工与力学性能

流态固化土是一种新型填筑工程材料,是对传统稳定土（灰土等）的变革和发展。本研究采用单纯形重心法设计固化剂组成,对不同配比固化剂的流态固化土的坍落度、凝结时间、抗压强度和电化学阻抗谱进行测试。基于7个实验点的结果,采用三个分量的三阶重心多项式模型建立流态固化土坍落度、凝结时间以及抗压强度预测方程。试验结果表明,当流动性满足要求,且凝结时间适宜时,水泥-矿粉-粉煤灰三元体系质量比为6:2:2时,流态固化土抗压强度较高,固化效果及经济性良好;电化学阻抗谱法Nyquist图的容抗弧半径和Bode图的阻抗模值与固化体试样的强度呈正相关,是评价预固化剂固化效果的一种有效途径。     

有机污染土固化强度及电阻率特性

为揭示污染物含量及养护龄期对水泥固化有机物污染土的影响,以腐殖酸、风积沙及水泥模拟固化污染土,通过一系列室内试验,分析其无侧限抗压强度及电阻率的变化规律。研究发现：固化污染土电阻率及抗压强度随污染物含量增大而减小,随养护龄期增大而增大;电阻率与污染物含量及养护龄期分别呈良好的三次函数与对数函数关系;固化土抗压强度随电阻率增大而增大,呈现明显的相关关系,利用二次函数拟合,效果较好。可见固化污染土电阻率及无侧限抗压强度与腐殖酸含量的相关性,主要由于腐殖酸有较强吸水性,使得孔隙增加,以及有机物中主要官能团中H⁺与水泥水化反应产物碱性阳离子(Ca²⁺、Al³⁺)进行交换,产物包裹水泥颗粒,抑制水泥水化反应。     

钢渣-水泥固化Cd污染土的强度特性研究

利用钢渣-水泥胶凝系统固化Cd污染土,通过室内试验,研究不同钢渣-水泥掺量、不同Cd~(2+)浓度以及养护龄期对固化土体的强度及变形的影响。结果表明:1固化土体的无侧限抗压强度随养护龄期的增加而增长,且在7~28 d之间强度增长迅速;2掺入钢渣-水泥后,固化土体的强度显著增长,并在掺量为30%时强度最大,变形较小;3 Cd~(2+)浓度对固化土体也有影响,当Cd~(2+)浓度为0.2%时,固化后土体的强度较之其他浓度大。