超细矿粉对水泥土力学性能的影响

目的研究水泥和超细矿粉复掺对水泥土力学性能的影响,比较不同掺量水泥和超细矿粉所引起水泥土无侧限抗压强度变化之间的差异.方法在固化剂掺量10%条件下,分别测试了不同超细矿粉和氢氧化钙掺量下水泥土的无侧限抗压强度,分析水泥掺量对大掺量超细矿粉水泥土的应力-应变曲线;利用扫描电子显微镜分析固化水泥土的微观结构.结果养护龄期7 d时,超细矿粉水泥土无侧限抗压强度随超细矿粉取代率增加呈下降的趋势,但下降幅度逐渐减小;养护龄期14 d和28 d时,随超细矿粉取代率增加,水泥土无侧限抗压强度呈先减小后增大的趋势.当超细矿粉的取代率为80%时,养护7 d时的水泥土无侧限抗压强度下降了29%,而相同超细矿粉取代率的水泥土在14 d和28 d时的无侧限抗压强度分别提高了9.3%和15%.超细矿粉掺入有利于改善水泥土结构的密实性,掺量为80%的水泥土结构表面有絮状胶凝物和针状钙矾石生成.结论水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺量的增大和养护龄期的延长而提高;水泥的掺入可以改变水泥土的弹性模量;随水泥掺量增加,水泥土应力峰值增大;超细矿粉可细化水泥土的孔隙,使结构更加密实.     

磷酸镁水泥固化铜污染土的工程特性

为研究不同水泥固化重金属污染土的处理效果和工程特性,取掺重金属铜的高岭土作为研究对象,考虑磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)掺量、养护龄期、初始铜离子浓度三种因素,研究了MPC固化后重金属铜污染土的固化效果及特性.基于无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验,分析了三种因素对固化铜污染土的强度和微观结构的影响,并得到固化土抗压强度与内部孔隙所占百分比之间的关系.无侧限强度试验结果表明,MPC固化铜污染土的效果显著;随着MPC掺量的增多和养护龄期的增长,固化土的抗压强度增大;随着初始铜离子浓度的增大,固化土的抗压强度减小,且当污染土中铜离子浓度过高时,固化效果降低.微观试验结果表明,固化过程中既有物理包覆又有化学反应,随着MPC掺量的增多、养护龄期的增长,固化土的孔隙百分比降低,结构变得更加致密,随着初始铜离子浓度的增大,孔隙所占百分比增大,土体结构变得疏松,固化土体强度降低.     

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。     

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.     

水泥砂浆固化土抗压强度特性试验

为论证水泥砂浆固化土工程应用的可行性,通过设置不同掺砂量、含水率、砂料粒径和养护龄期条件,对水泥砂浆固化土进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明:(a)掺砂可提高水泥砂浆固化土的抗压强度,尤其是早期强度.一定水泥掺入比条件下,当掺砂量处于最优掺砂率(10％左右)时水泥砂浆固化土的强度特性改善幅度最大,掺砂量超过最优掺砂率后水泥砂浆固化土的抗压强度无显著提高.(b)水泥砂浆固化土的抗压强度随原料土含水率的增加而减小,当原料土的含水率较低或养护龄期较短时,水泥砂浆固化土的抗压强度下降幅度均较大,当含水率较高时水泥土掺砂难以达到预期的固化效果.(c)砂料粒径变化对水泥砂浆固化土的抗压强度影响较小,水泥砂浆固化土强度随着粒径的增大略有提高;砂料粒径变化对水泥砂浆固化土变形系数的影响较大,两者近似成正比关系,在实际工程中无需对砂料进行筛分而直接运用即可获得较好的处理效果.(d)水泥砂浆固化土无侧限抗压强度试验的破坏模式多为脆性张裂破坏和塑性剪切破坏.随着养护龄期的延长以及掺砂量的增加,脆性张裂破坏更为显著.     

闽南水泥土电阻率特性的试验研究

将某工地的三种土体(淤泥、粉质粘土和砂土)分别与一定量的水泥砂浆混合制备水泥土试样,测试不同龄期和不同掺量水泥土的电阻率,并分析其相关关系.研究发现,水泥土电阻率随龄期、水泥掺量和强度的增大而增大,并且,所制备的水泥土电阻率按淤泥、粉质粘土和粉砂的顺序依次增大.用本文建立的水泥土电阻率计算公式,可以计算不同龄期和不同掺量时水泥土电阻率值,进一步换算可得水泥土无侧限抗压强度值.     

偏高岭土-水泥固化Cd污染土的工程特性

采用偏高岭土-水泥体系对Cd污染土固化/稳定处理。通过无侧限抗压强度试验和毒性浸出试验,探讨Cd2+含量和偏高岭土掺量对固化污染土强度和浸出特性的影响。结果表明:固化土体的无侧限抗压强度随着养护龄期的增加而呈不同程度的对数增长趋势;掺加偏高岭土后,固化土体随着Cd2+含量的增加,强度逐渐减小,无明显临界效应;各种Cd2+含量下,偏高岭土的掺入对固化土体的强度均有提高,且掺量达到2%时出现峰值;毒性浸出试验结果表明掺入偏高岭土对污染土中Cd2+具有更优异固化稳定效果;无论从固化效果还是从经济性出发,偏高岭土的最佳掺量均在2%左右,且可适当减少固化剂用量。     

击实水泥土强度随养护龄期增长的微观机理

通过室内夯实水泥土桩无侧限抗压强度实验和微观结构观测,研究了击实水泥土强度随养护龄期增长的微观机理.实验结果表明:随养护龄期的增长,击实水泥土块的无侧限抗压强度增加,渐趋于一个稳定值;60d龄期强度即可作为击实水泥土的设计强度.水泥土强度随龄期增长实质上反映了水泥水化凝胶体与拌和土料中的活性物质之间的离子交换和团粒化作用,以及硬凝反应程度由弱变强,在微观结构上表现为水泥土块中水化物结晶体由絮状、纤维状结构逐渐变为菊花状结构,最终形成网格状结构;粒间孔隙由大变小,分散状的土颗粒发生团粒化,随着水化作用的持续进行,相邻团粒被网格状水化物晶体联接形成水泥土结石体,从而导致水泥土强度的提高.     

赤泥掺入对水泥土渗透系数的影响

为了研究赤泥的掺入对水泥土渗透系数的影响,通过将不同量的赤泥掺入到水泥土中,进行不同渗透压和不同龄期下的水泥土渗透试验,绘制赤泥掺入量、渗透压、养护龄期与水泥土渗透系数的相互关系曲线,进而分析赤泥的掺入对水泥土渗透系数的影响。试验研究结果表明:赤泥的掺入极大地减小水泥土的渗透系数,有助于提高水泥土的抗渗性;随着渗透压和养护龄期的增加,不同赤泥掺入量的水泥土的渗透系数变化趋势一致,基本保持稳定。     

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。     

生石灰激发赤泥-粉煤灰协同水泥固化Cu2+污染高岭土的电化学特性

采用生石灰激发赤泥-粉煤灰-水泥对Cu2+污染高岭土进行固化处理,对采用不同配比的赤泥和粉煤灰固化7 d后的Cu2+污染高岭土试件的无侧限抗压强度、浸出率和电化学阻抗谱进行测试.试验结果表明,当赤泥和粉煤灰质量比为7:3时,固化体的无侧限抗压强度最大,Cu2+浸出率最小,电化学阻抗谱法对固化效果的评价与强度和浸出率测试结果一致,说明电化学阻抗谱法是一种评价污染土固化效果的有效方法.     

粉煤灰水泥土力学特性试验研究

针对上海苏州河区域的软土特点,将粉煤灰和水泥作为固化材料加固饱和软黏土,研究粉煤灰对水泥土力学特性的影响.通过无侧限抗压强度试验,研究了不同粉煤灰掺量、水泥掺量以及不同龄期对水泥土强度和变形特性的影响;通过Matlab数据拟合,提出了水泥粉煤灰固化土的强度预测方法.随着龄期的增长和粉煤灰掺量的增加,固化土的应力应变关系由塑性破坏转变成脆性破坏.当粉煤灰掺量过高时,水泥土中易发生耦合反应,影响固化效果.因此,水泥掺量与粉煤灰掺量比例为1∶1,且粉煤灰最佳掺量为14%~18%.     

基于生物炭改良的水泥固化土强度试验研究

为明确生物炭的添加对固化高含水率疏浚泥强度的影响,对含生物炭的固化高含水率疏浚泥开展了一系列的无侧限抗压试验,探讨了不同养护龄期下生物炭添加对固化高含水率疏浚泥强度规律的影响。试验结果表明:和不含生物炭的固化疏浚泥相比,相同养护龄期下生物炭的添加将引起固化疏浚泥无侧限抗压强度的增加,且增加幅度随生物炭掺量的增加而增大。此外,随着养护龄期的增大,生物炭添加引起固化疏浚泥强度性状的改变幅度也是逐渐增大的。最终,固化疏浚泥的破坏应变表现出增加的变化趋势,含生物炭的水泥固化土的破坏应变比不含生物炭的水泥固化土更大,破坏形态更明显。     

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。     

一般工业固废复合固化重金属污染土的力学及电化学性能

针对中国一般工业固废大量堆存问题,以工业固体废物赤泥、电石渣和磷石膏的有效利用为导向,以处理铜污染土为目的,制备复合固化剂并对铜离子污染土进行固化处理。通过研究固化土的无侧限抗压强度性能,对比分析了纯水泥固化剂与添加工业固废复合固化剂对铜污染土的固化效果。通过研究固化土的电化学阻抗谱特性,建立了固化土的等效电路模型,并着重从物理力学性能和微观结构特性揭示工业固体废物之间的相互作用效果及其对铜污染土的固化机理。结果表明：固化土的无侧限抗压强度均随龄期逐渐增大,且固化土的浸出毒性均满足国家相关标准要求。在一般工业固废作用下,固化土强度高于相应纯水泥固化土。固化土电化学Nyquist曲线在高频区随养护龄期增加逐渐出现容抗弧,且其半径逐渐增大;低频区为斜直线,且斜率随养护龄期逐渐增大。此外,固化土的强度与电化学参数R_ct1之间存在良好线性关系,可采用R_ct1对固化土强度的发展进行无损预测。借助微观测试手段发现固化土在养护过程中生成了凝胶物质和针状物质,水化产物的生成是固化土强度发展的主要缘由,且其对铜离子有一定的吸附、包裹和离子置换作用。     

纤维水泥稳定土的无侧限抗压强度试验研究

为进一步研究掺加聚丙烯纤维对水泥稳定土强度的影响,进行了纤维水泥稳定土的7d无侧限抗压强度试验.结果表明,水泥稳定土的无侧限抗压强度随着纤维掺量及纤维长度的改变而变化,纤维掺量对水泥稳定土7d无侧限抗压强度的影响大于纤维长度的影响,水泥稳定土中掺加纤维与否的破坏形态有明显区别,当水泥含量为10%、纤维掺量为1‰、纤维长度为12mm时,水泥稳定土的无侧限抗压强度增幅较大.工程应用中可优先考虑通过提高纤维掺量来有效提高水泥稳定土的无侧限抗压强度.     

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。