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.     

疏浚淤泥脱水联合固化试验研究

为了实现疏浚淤泥的快速处治,以河道疏浚底泥为研究对象,采用先排水后固化的处理思路,首先在淤泥中添加絮凝剂,含水率迅速降低,在絮凝剂脱水的基础上,再加入固化剂,对固化土进行含水率、液塑限、无侧限抗压强度以及微观特性进行试验研究。结果表明:在絮凝脱水淤泥中加入水泥后含水率降低,固化龄期越长、水泥掺量越高,含水率越低;随着固化剂掺量的增加,固化土的液限逐渐降低,塑限逐渐增大,塑性指数减小,且10%水泥掺量下的淤泥固化土强度可达到136. 5 kPa和143. 4 kPa;絮凝剂对脱水的促进效果远大于其在固化时的负面效果。     

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.     

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。     

水泥固化镉污染土的电阻率及强度试验研究

通过对水泥固化镉污染土进行电阻率和无侧限抗压强度试验,揭示了交流电频率对水泥固化镉污染土电阻率的影响,龄期和镉离子含量对水泥土电阻率和强度的影响规律以及电阻率与无侧限抗压强度的关系。结果表明:电阻率随电流频率的增加而明显降低,建议采用50kHz~1MHz的电流测试频率范围;水泥土的强度及电阻率均随龄期的增加呈对数增加;当镉离子质量分数为50mg/kg时,水泥土的强度和电阻率都达到最大值,随着镉离子质量分数的继续增加,强度和电阻率基本保持不变,且普遍高于无镉离子时的水泥土;水泥土强度同电阻率呈现出很好的线性关系。     

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.     

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.     

固化淤泥长期强度和变形特性试验研究

采用INSTRON 5500R 4206-006型微机控制电子万能试验机,对基于水泥、石灰和低钙粉煤灰的固化淤泥进行无侧限抗压强度试验和间接抗拉强度试验,得到标准养护360 d淤泥固化土的应力-应变关系、破坏强度和破坏应变.研究结果表明:固化剂掺入导致固化土破坏应变明显减小,无侧限抗压强度和抗拉强度明显增大,且破坏模式由塑性破坏逐渐向脆性破坏方向发展;从长期强度和经济成本角度,石灰-低钙粉煤灰固化剂完全可取代同配比水泥-低钙粉煤灰固化剂;淤泥固化土的无侧限抗压强度与抗拉强度之比为10左右;掺加适当配比粉煤灰的设计固化材料可考虑用作低强度交通负载公路路基材料.     

锌污染土固化处理实验研究

利用不同固化剂处理人工制备的锌污染土,测定固化体的无侧限抗压强度,以评估固化体回收再利用的可能性;采用美国环保署毒性浸出程序(TCLP)进行毒性浸出实验,以评价固化剂的锌污染土壤的固化效果.结果表明,生石灰对于锌离子污染土的修复具有良好效果.加入生石灰后,固化产物强度得到了很大的提升,同时锌离子的浸出质量浓度也大幅下降,其中利用生石灰掺量(质量分数)最大的C5S5(5%水泥+5%生石灰)固化剂修复的锌污染土得到的锌离子浸出质量浓度最小值仅为3.95mg.L-1.实验证明高吸附性粘土矿物的加入也可以改善固化剂的固化效果.     

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。     

早强型固化淤泥的强度发生规律

淤泥固化并作为各种回填土使用的工程中,固化土的早期强度对工程的效率和造价有非常大的影响.针对如何才能获得优良的早期强度的问题,探讨了不同固化材料早期强度的发生规律.使用早强型固化材料-硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,对固化淤泥开展三轴强度试验,并从水分转化的角度,分析了结合水、矿物水的转化量对于三轴强度的影响.结果表明,早强型固化淤泥剪切过程表现出明显的剪胀性.黏聚力和内摩擦角均随着龄期有明显的上升,SAC固化淤泥的黏聚力和内摩擦角均高于普通硅酸盐水泥固化淤泥.随着固化材料的添加,黏聚力和结合水增量呈明显的线性增长关系,矿物水的增加量为结合水增量的1/10.     

水泥固化粉质土的无侧限抗压强度预测

对以粉质土为原料的水泥固化土进行了不同水泥掺入比、水灰质量比、龄期的系列试验.水泥掺入比相同时,水灰质量比越大,水泥固化粉质土的无侧限抗压强度越低;水灰质量比相同时,水泥掺入比越大,水泥固化粉质土的无侧限抗压强度越高,同时得出了水泥固化粉质土的无侧限抗压强度与似水灰质量比的倒数呈现线性关系,对于某一原料土,最大似水灰质量比是一个常值.基于似水灰质量比概念研究了水泥固化粉质土的强度预测方法,在28 d龄期下,已知在某一水泥掺入比和水灰质量比的条件下的水泥固化粉质土的无侧限抗压强度值,即可用该方法预测其他龄期、水泥掺入比、水灰质量比条件下的水泥固化粉质土的无侧限抗压强度;水泥固化粉质土最大似水灰质量比尺.与粉质土液限%,的关系不能用已有的经验关系式表示,其变化规律与已有的经验关系式给出的规律相反.     

养护围压对固化土固化效果影响的试验研究

固化技术在国内外已有广泛应用,但养护围压对固化土的影响还少有研究.为了探究养护围压对不同种类固化土固化效果的影响,进行了不同养护围压下的无侧限抗压强度试验和标准固结试验.试验结果表明,对于水泥固化淤泥,随着养护围压的增大,固化土的无侧限抗压强度和结构屈服应力都随之增大;对于水泥-石膏固化淤泥,养护围压可以更好地发挥石膏的作用,提升固化效果;对于固化污泥,养护围压对固化污泥固化效果的改善作用并不明显.     

西湖疏浚淤泥的固化试验

采用工业废料、水泥及添加剂对西湖疏浚淤泥进行固化.结果表明,淤泥固化土的强度能够达到公路基层填料的要求,但是淤泥的含水量对固化效果的影响很大,若将含水量降至100%以下,淤泥固化土的强度随固化材料掺入比和龄期的提高均有较大的增长,可获得理想的固化效果;钢渣和粉煤灰两种工业废料中,钢渣对淤泥固化土强度的提高幅度显著高于粉煤灰,当钢渣掺入比大于30%时,淤泥固化土Ⅰ和Ⅱ分别可作为公路基层和底基层的填料,但掺粉煤灰的淤泥固化土不能满足公路基层填料的强度要求;掺入少量的QL-1添加剂能显著提高淤泥固化土的强度,从成本和效果综合考虑,QL-1添加剂的掺入比不宜超过1.5‰;水泥掺入比大于10%才能有效地固化西湖淤泥;经估算,采用淤泥固化土作为公路基层填料与级配粒料造价相当,但其环保和社会效益却无法比拟.     

活性MgO碳化固化土的冻融循环特性试验研究

采用室内三轴碳化装置研究了活性Mg O碳化固化土的冻融耐久性能,对冻融循环作用下碳化固化土的无侧限抗压强度等进行了测试分析,并与水泥固化土进行了试验比较.结果表明:活性Mg O固化粉土碳化3 h试样的无侧限抗压强度可达5 MPa左右,粉质黏土碳化24 h试样可达4.5 MPa左右;冻融循环作用下,碳化试样和水泥土试样的密度和干密度基本不变;碳化试样与水泥土试样在冻融循环中的无侧限抗压强度和E50表现出类似的变化趋势,即先略有降低,后又逐渐提高.碳化固化土经6次冻融循环后,其强度由5 MPa左右降低到4.5 MPa左右,而水泥土试样经4次冻融循环后其强度由1.6 MPa降低到1.4 MPa左右,二者均具有较好的抗冻融性能.微观测试分析表明,活性Mg O碳化固化土生成的镁碳酸化合物经冻融循环后没有发生明显变化,但试样内部0.1~1.0μm的孔隙减少,1~30μm的孔隙增加,累计孔隙体积略有增加,这也是导致强度略有降低的原因.     

软土增强固化剂固化机理和效果的研究

针对水泥固化淤泥土强度较低且发展缓慢的问题,基于软土固化理论开发了软土增强固化剂。通过室内试验初步验证了软土增强固化剂的固化效果,得出其固化土的强度明显高于水泥土,且早期强度差异更加明显,可缩短养护时间来节约工期。通过双轴搅拌桩试验进一步得出软土增强固化剂对含水量为56.24%淤泥土有较好的固化效果,其固化土结晶体含量较高,试件破坏呈脆性,其固化土取芯强度是水泥土的1.70~2.19倍,且取芯强度低于室内试验强度,强度折减系数为0.32~0.34。为高含水量淤泥土固化研究和工程实践提供一定的参考价值。     

水泥固化含铅污染土无侧限抗压强度预测方法

针对污染土的水泥固化稳定法修复技术,对水泥固化稳定重金属铅污染土的强度预测方法进行了研究.水泥固化含铅污染土强度由室内无侧限抗压强度试验所得,试验所用污染土通过人工制备而成,考虑了1.0×102,1.0×103,1.0×104,3.0×104mg/kg四种质量比和5%,7.5%,10%三种水泥掺量.结果表明:不同龄期水泥固化含铅污染土的无侧限抗压强度间大致呈线性关系,而2个不同水泥掺入比水泥固化含铅污染土的无侧限抗压强度比值与水泥掺入比呈幂函数关系;通过对不同配合比、不同龄期试样强度的进一步拟合分析,得到了根据某一龄期强度预测另一龄期强度的经验公式和根据某一水泥掺量的强度预测另一水泥掺量强度的经验公式,以上公式同时适用于普通水泥固化土和含铅水泥固化污染土.     

水泥固化高含水率淤泥的收缩性质

针对高含水率疏浚淤泥水泥固化后的失水收缩性质,通过收缩试验对水泥添加量、养护龄期和淤泥初始含水率对水泥固化后的收缩规律进行了研究.结果表明:对于不同水泥添加量、养护龄期和初始含水率的固化淤泥,收缩曲线的形式与天然黏土相似;固化淤泥的收缩主要是由于水分蒸发引起,水泥添加量越高、养护龄期越长、淤泥的初始含水率越低对固化淤泥的收缩性控制越有利.     

固化淤泥土的力学特性试验研究

淤泥土具有高含水率,高压缩性,强度低等特点,工程建设中容易产生不均匀沉降等危险。为改善淤泥类土的力学性质,实现淤泥资源利用,选取工业矿渣为固化材料,以硅酸钠和氯化钙为激发剂,对淤泥土进行改良。通过开展无侧限抗压试验,分析矿渣、硅酸钠、氯化钙掺量和龄期变化对试样力学性能的影响。结果表明：矿渣在激发剂的作用下能显著提高淤泥土的强度,其强度随矿渣掺量近似呈线性增长的趋势。硅酸钠对矿渣的激发效果明显优于氯化钙,其临界掺量为9%;氯化钙对强度并无明显增长,甚至表现出负面效应。基于试验数据建立固化淤泥土强度预测模型,可以对固化淤泥土的无侧限抗压强度进行准确预测。研究成果为矿渣固化淤泥土的工程应用提供试验基础。     

固化淤泥的干燥收缩试验

对不同初始含水率和水泥添加量的淤泥进行固化处理,结合土水特征曲线和收缩曲线探讨固化淤泥在干燥过程中基质吸力与孔隙比之间的关系。试验结果表明:原泥与低水泥添加量的固化淤泥随着基质吸力的增加会出现干缩现象,且固化淤泥的收缩小于原泥,高水泥添加量的固化淤泥不发生收缩;当基质吸力增至某一值ψS后,基质吸力增大不会引起试样的进一步收缩,固化淤泥ψS的大小与淤泥的初始含水率、水泥添加量有关。