离子固化淤泥土的强度特征与破坏模式

为了使废弃的淤泥获得工程价值,提高淤泥土的强度,通过对不同掺量的水泥和离子固化剂的配比,研究固化后淤泥在不同龄期下无侧限抗压强度,分析了水泥掺量和离子固化剂掺量对固化土抗压强度的影响,确定了离子固化剂的最佳掺量,得出了淤泥离子固化土的两种破坏形态。结果表明:淤泥固化土的抗压强度与水泥掺量成明显的线性递增关系,当离子固化剂的掺量达到0.02%时抗压强度不再明显的增加,甚至会降低;离子固化剂固化淤泥土有利于提高早期强度;当6%水泥和0.02%离子固化剂掺量时可达到工程要求,可见淤泥离子固化土的研究具有重要的工程意义。     

不同水泥掺量下非饱和固化淤泥力学特性试验研究

为明晰非饱和固化淤泥的强度特性,通过不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水试验、无侧限抗压强度试验,探讨了水泥掺量、基质吸力和净围压对非饱和固化淤泥强度特性的影响.试验结果表明:固化淤泥的土-水特征曲线在基质吸力小于进气值时饱和度变化并不明显,而基质吸力大于进气值时,随着基质吸力的增大,固化淤泥的饱和度降低,低水泥掺量固化淤泥的土-水特征曲线位于高水泥掺量固化淤泥土-水特征曲线的下方;水泥掺量100 kg/m~3固化淤泥的应力-应变曲线表现为应变硬化,剪切时表现为体缩,而水泥掺量200、300 kg/m~3固化淤泥的应力-应变曲线均表现为应变软化,水泥掺量越高、净围压越小,应变软化趋势越明显.非饱和固化淤泥的无侧限抗压强度和抗剪强度与水泥掺量和基质吸力有关,水泥掺量越高、基质吸力越大,无侧限抗压强度和抗剪强度越大.不同水泥掺量和基质吸力条件下抗剪强度和无侧限抗压强度之间存在良好的线性关系.     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

高含水率疏浚淤泥固化的力学性质试验研究

基于以废治废有效利用大掺量粉煤灰治理淤泥的思路,使用水泥和生石灰作为粉煤灰的激发剂,同时使用高吸水树脂内供水进行固化土内养护,进行固化土无侧限抗压强度试验和含水率试验.水泥加高吸水树脂、水泥加粉煤灰及水泥加生石灰双掺固化试验发现,各掺量下固化土的强度随龄期的增长而增长,在水泥掺入比一定时各种固化材料存在最佳掺量;以此为基础的四种材料的正交试验得出了固化淤泥的最佳的配比组合并分析固化机制,可以为低掺量水泥处理高含水率疏浚淤泥的实际工程提供参考.含水率试验得出粉煤灰和生石灰能快速降低固化土的含水率,高吸水树脂能够延缓固化土含水率的降低,能够通过内供水的方式保证水化反应环境,继而促使水化反应更大程度地进行.     

水泥-电石渣-铁尾矿渣多掺固化处理淤泥研究

文章在传统水泥固化处理方法的基础上,提出使用水泥-电石渣-铁尾矿渣多掺固化处理淤泥的方法 ,以期达到以废治废,将废弃淤泥经济合理地转变成可利用的土资源。通过单掺试验、双掺试验及含水率影响试验,研究不同龄期的固化土无侧限抗压强度规律,并对其固化机理进行分析。结果表明,淤泥固化后无侧限抗压强度显著提高,其强度随着掺量的增大和龄期的增长而增大,并存在一个最佳掺量范围。     

基于连云港海相软土的新型土工材料强度试验研究

以连云港港区海相淤泥为原料,发泡聚苯乙烯EPS颗粒为轻质掺料,水泥为主固化材料,粉煤灰、矿渣、砂、石灰、石膏等为辅助固化材料,制备出满足一定强度的新型轻质土工材料.通过一系列的强度试验,分析了各固化剂掺量与固化后的淤泥无侧限抗压强度的影响,探讨了各掺料的固化机理.结果表明,在最佳配合比范围内,该新型土工材料的无侧限抗压强度远大于单一材料的强度值.     

钢渣粉固化淤泥质水泥土强度特性试验研究

采用电子探针、X射线衍射、扫描电镜等研究方法,分析了钢渣粉的化学成分、矿物组成及微观结构,结果表明钢渣粉具有胶凝潜力。把钢渣粉作为淤泥质水泥土的外掺剂,制备钢渣粉淤泥质水泥土试块,通过无侧限抗压强度试验研究钢渣粉掺入比对淤泥质水泥土无侧限抗压强度的影响。试验发现在水泥掺量和龄期相同的条件下,随着钢渣粉掺量的增加,水泥土试块的无侧限抗压强度先增后降,当控制好钢渣粉掺量时,可以有效提高淤泥质水泥土的强度。最后,在结合试验数据的基础上,从理论上分析了水泥和钢渣粉加固淤泥质土的作用机理,为钢渣粉在水泥土中的应用提供了理论依据。     

碱激发粉煤灰和矿粉改性疏浚淤泥力学特性及显微结构研究

采用水玻璃作为碱激发剂激发粉煤灰和矿粉的活性来固化疏浚淤泥,对固化淤泥进行无侧限抗压强度试验、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)测试,研究了固化材料配比、龄期、水玻璃掺量及水玻璃模数对固化疏浚淤泥强度的影响,确定了各组分之间的最佳配比,观测了固化淤泥的物相组成及显微结构特征.力学试验结果表明:水玻璃掺量7%、模数1.0~1.5时对粉煤灰和矿粉的激发效果最优,相比于粉煤灰,水玻璃对矿粉的激发效果更佳;水玻璃模数相同的情况下,矿粉掺量越大强度越高;各组分最优配比(疏浚淤泥、矿粉、水玻璃质量比为60∶40∶7)时,28d无侧限抗压强度可达到12 140kPa.SEM和XRD试验结果显示:在水玻璃的激发下,固化淤泥水化生成长石类和沸石类等晶相,这些晶相连接紧密,形成致密的微观结构,这是固化后疏浚淤泥强度的最重要来源.     

碱渣-矿渣固化淤泥的无侧限抗压强度与微观特征

为扩展工业固体废弃物的资源化利用途径,利用碱渣和矿渣作为固化剂对淤泥进行固化处理,通过无侧限抗压强度试验探讨固化剂掺量、养护龄期对固化淤泥强度的影响,并进行pH值、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)测试分析其微观特征.研究表明:碱渣-矿渣固化处理初始含水率为80%的淤泥,可增大其无侧限抗压强度,减小破坏应变,增强抵抗变形的能力.与水泥固化土相比,碱渣-矿渣固化土的变形系数较小,抵抗变形的能力较小.30%碱渣+8%矿渣固化处理、养护7d时,固化土的无侧限抗压强度达到1 228.3kPa,破坏应变为2.0%,淤泥的力学性质得到较大改善.矿渣、碱渣和黏土矿物之间可发生强烈的水化反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙矾石、水化氯铝酸钙等水化产物,起到胶结、填充、加筋的作用.研究成果可为碱渣和矿渣作为淤泥固化剂的资源化利用提供理论依据和参数支持.     

台州淤泥质土固化特性研究

为了研究以二灰为主固化剂、TZ-01为添加剂的固化方案在台州淤泥质土中的加固效果以及不同因素对于固化土强度的影响,对台州淤泥质土的固化特性进行试验研究.通过试验对淤泥质土的含水量、有机质含量、主固化剂掺量、添加剂掺入比以及龄期这5个因素进行分析.试验结果表明淤泥质土的含水量会阻碍固化土强度的增长,主固化和龄期的增长能够有效地增强固化土的强度,有机质含量和添加剂掺入比存在一个最佳掺量.通过对固化土无侧限压缩试验得到的应力应变曲线进行分析,提出了固化土在单轴压缩下的4个阶段.通过数据处理与分析,引入水灰比,并综合考虑有机质含量、添加剂掺入比和龄期的影响,建立了固化土强度预测模型.     

激发剂在尾矿固化中的应用研究

以采用工业粉状废物为主要原料配制的无水泥固结剂对细粒铁尾矿膏体进行固化处理,以三乙醇胺、氯化钙、水玻璃为激发剂来提高固结剂的活性,重点研究这3种激发剂在单掺或复掺时对固结体抗压强度的影响。结果表明,激发剂单掺时,水玻璃的激发效果要明显优于三乙醇胺和氯化钙,水玻璃掺量为0.75%时,其激发效果最好,固结体7d抗压强度比不掺激发剂时提高了29%;水玻璃与三乙醇胺复掺时的激发效果最优,当水玻璃掺量为0.75%、三乙醇胺掺量为0.035%时,固结体7d抗压强度达到1.4MPa,比单掺水玻璃时提高了16%。     

碱激发铜渣粉透水混凝土透水性能与抗压强度影响试验研究

为探索通过铜渣活化制备透水混凝土的可行性,开展了碱激发铜渣粉透水混凝土性能影响因素的试验研究。以磨细铜渣粉为活性材料,水玻璃和NaOH为复合激发剂,偏高岭土为掺和料,玄武岩为骨料,研发制备铜渣粉透水混凝土。以骨胶比、碱当量和水玻璃模数为影响因素,测试试样的单轴抗压强度、透水系数和连续孔隙率,进行三因素三水平的正交试验。试验获得了各因素对透水混凝土的透水性能和力学性能的影响规律,通过优化配比,铜渣粉透水混凝土透水系数满足规范要求,抗压强度达到9 MPa以上。     

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物,其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质,利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献,同时可以代替部分水泥,节约资源,但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na2SO4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求;进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na2SO4试剂后,钢渣粉－水泥—淤泥土早期强度得到大幅度提升,龄期为7天时,其强度与未掺Na2SO4试剂龄期28天的强度相当,说明Na2SO4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣－水泥的水化过程以及Ca(OH)2,CaSO4等水化产物的生成。     

碱矿渣混凝土基本力学性能试验研究

以水玻璃和Na OH作为激发剂,矿渣微粉作为胶凝材料,硫铝酸钙氧化钙膨胀剂作为掺合料,制备碱矿渣混凝土基本力学性能试验标准试件,开展其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯拉强度、弹性模量和泊松比基本力学性能试验研究.结果表明:碱矿渣混凝土表现出良好的早强性能,SEM微观分析显示骨料与浆体界面间未见明显过渡区,膨胀剂的掺入可以提高碱矿渣混凝土的早期(1 d、3 d)强度,降低后期(28 d)强度;同强度等级的碱矿渣混凝土的抗拉韧性要优于普通硅酸盐混凝土,弯拉强度、弹性模量和泊松比与普通硅酸盐混凝土相当;膨胀剂的掺入对弯拉强度有较大幅度的降低;已有弹性模量各建议计算式计算结果中与试验值最为接近的为中国规范.     

微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振试验(NMR),从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。     

稻壳灰改良盐渍土力学特性及抗冻性的研究

在西北季节冻土区广泛分布着盐渍土,其在空间分布上连续性差,工程性质极其不稳定;且浅层盐渍土受冻融作用的反复影响,其力学性质长期处于动态的变化之中,给工程设计与建设带来了极大的挑战.鉴于此,通过压缩试验及无侧限抗压强度试验,研究稻壳灰对盐渍土的改良效果.结果表明,稻壳灰可以显著地改善盐渍土的压缩特性,并提高其无侧限抗压强度,且改良土的压缩系数与抗压强度之间呈现出负相关的线性关系.随着掺灰量和养护龄期的增加,改良土的压缩系数不断减小,无侧限抗压强度呈现出不断增加的趋势,最大可增加4倍左右.以抗压强度损失率为指标对改良土的抗冻性进行了评价,发现改良土的抗冻性随着掺灰量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,且在15%的掺灰量时,其抗冻性效果最显著;相对而言,养护龄期对于改良土的抗冻性影响较小.     

不同碱当量、粉煤灰和矿渣掺量对碱激发粉煤灰 矿渣地聚物力学性能及微观结构的影响

粉煤灰、矿渣复配组成碱激发复合水泥可以改善单一组分碱激发水泥的性能劣势。为了研究不同碱当量、不同粉煤灰和矿渣掺量对碱激发粉煤灰-矿渣砂浆力学性能、干燥收缩及微观结构特性的影响,采用抗压、抗折强度试验、吸水率试验、干燥收缩试验、微观扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)及傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)试验进行表征。结果表明:3、7、28 d龄期时,随着碱当量和矿渣掺量增加,粉煤灰-矿渣砂浆抗压、抗折强度呈逐渐增加趋势,吸水率和干燥收缩率呈逐渐下降趋势。其中龄期为28 d,碱当量为6%、矿渣掺量为100%时,碱激发粉煤灰-矿渣砂浆抗压强度达到峰值110.84 MPa,抗折强度达到峰值10.77 MPa,吸水率最小,为1.2%,与4%的粉煤灰-矿渣砂浆相比,碱当量为6%的砂浆干燥收缩率均减少10%以上。由微观分析知,粉煤灰-矿渣砂浆在碱激发作用下水化产物主要为铝硅酸盐凝胶和水化硅酸钙凝胶,粉煤灰掺量越大,凝胶结晶度越低。碱当量越大,体系水化产物数量越多,结构越密实。     

Effect of chemical admixtures on properties of high-calcium fly ash geopolymer

Owing to the high viscosity of sodium silicate solution, fly ash geopolymer has the problems of low workability and rapid setting time. Therefore, the effect of chemical admixtures on the properties of fly ash geopolymer was studied to overcome the rapid set of the geopolymer in this paper. High-calcium fly ash and alkaline solution were used as starting materials to synthesize the geopolymer. Calcium chloride, calcium sulfate, sodium sulfate, and sucrose at dosages of 1wt% and 2wt% of fly ash were selected as admixtures based on concrete knowledge to improve the properties of the geopolymer. The setting time, compressive strength, and degree of reaction were recorded, and the microstructure was examined. The results show that calcium chloride significantly shortens both the initial and final setting times of the geopolymer paste. In addition, sucrose also delays the final setting time significantly. The degrees of reaction of fly ash in the geopolymer paste with the admixtures are all higher than those of the control paste. This contributes to the obvious increases in compressive strength.     

粉煤灰基地聚合物拉伸性能研究

以粉煤灰为主要原材料,矿粉为添加剂,水玻璃和氢氧化钠为激发剂,制备地聚合物。通过正交试验测试了水胶比(W)、碱激发剂掺量(S)、矿粉取代率(B)和水玻璃模数(M)在不同水平下的地聚合物试样3 d、7 d与28 d的拉伸强度。通过极差分析和因素指标分析,得出各因素对拉伸强度的影响规律。当水胶比为0.3,碱激发剂掺量为0.08,矿粉取代率为0.3,水玻璃模数为1.8,试样的各龄期拉伸强度较优,可得到3 d、7 d和28 d拉伸强度为1.65 MPa、2.25 MPa和3.68 MPa的地聚合物胶凝材料。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对拉伸性能进行了机理分析。分析结果表明,拉伸强度与无定型凝胶体的含量和产物微观形貌相关。