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.     

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。     

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-沥青粉复合稳定粉土的强度及渗透特性

为解决黄河冲积粉土强度低、路用性能差等工程应用问题。本文以水泥和沥青粉作为改性剂,对黄河冲积粉土进行复合稳定。基于无侧限抗压强度试验、核磁共振试验和渗透试验,探究了水泥-沥青粉复合稳定粉土在标准养护条件下的龄期强度、孔隙分布及渗透系数的演化规律。结果表明：水泥-沥青粉稳定粉土具有良好的力学性能,7d龄期的无侧限抗压强度为976 kPa,且试样饱和后的强度损失较小;稳定粉土的孔隙特征是其力学强度及渗透性能的重要影响因素,饱和稳定粉土的核磁共振试验结果表明,随着养护龄期的增加,稳定粉土的孔隙率减小,稳定粉土的渗透系数随龄期的增加呈指数函数关系减小,同时稳定粉土的无侧限抗压强度对含水状态的敏感性降低。     

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。     

水泥固化锌污染黄土力学特性试验研究

聚焦于重金属污染黄土而劣化的实际工程问题,探究水泥固化重金属污染黄土的强度、应力-应变特性,以水泥固化锌离子污染黄土为研究对象,考虑水泥掺量和养护龄期的影响,进行无侧限抗压强度的系列试验,分析其应力-应变曲线、无侧限抗压强度、破坏应变、变形模量的变化规律,进而构建水泥固化锌离子污染黄土在无侧限条件下的应力-应变本构模型。研究表明,经水泥固化后的锌离子污染黄土应力-应变曲线为强软化型,试样呈脆性破坏,可分为弹性、弹塑性、应力下降、残余稳定4个阶段;随着养护龄期、水泥掺量的增加,无侧限抗压强度增大,破坏应变基本呈现减小趋势;变形模量与无侧限抗压强度呈现非线性关系;构建的考虑养护龄期、水泥掺量影响的应力-应变本构模型,可准确描述水泥固化锌离子污染黄土单轴压力下的变形全过程。     

不同改性材料改良膨胀土无侧限抗压强度的比较试验研究

无侧限抗压强度是反映土体物理力学特性的重要参数指标之一,结合湖北荆门地区某公路路段的膨胀土,进行了水泥、石灰、粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度试验,研究表明:水泥、石灰、粉煤灰均可以显著提高膨胀土的无侧限抗压强度;但是这些以化学改良为主的材料,在没有经过养护时,改性土的强度增加不明显;养护7d后,改性土的强度会显著增大;粉煤灰改良膨胀土无侧限抗压强度与其掺量之间有良好的对数关系,水泥、石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度与其掺量之间均有良好的多项式关系,综合考虑各方面因素,确定石灰是最优方案,且在石灰掺量为7%时,改良效果最佳.     

石灰石煅烧煤矸石水泥固化镍污染土特性研究

目的 研究新型低碳石灰石煅烧煤矸石水泥材料在重金属污染土壤中的固化性能,探究其在固化污染土壤方面的潜在用途。方法 通过无侧限抗压强度、电阻率、扫描电镜试验分析石灰石煅烧煤矸石水泥对重金属镍污染土的固化特性。结果 无侧限抗压强度随养护龄期的增长而增加,随镍离子污染质量比的增加而降低;电阻率随养护龄期的增长而降低,随镍离子质量比的增加而增大;不溶性絮状物与针状结晶物是水泥水化的主要产物。结论 石灰石煅烧煤矸石水泥的掺加提高了重金属镍污染土的强度性能,改善了水泥土的微观结构。     

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。     

聚丙烯纤维与TG固化剂对水泥石灰土强度及稳定性的影响

为提高水泥石灰综合稳定土的基层性能,选用聚丙烯纤维、TG土壤固化剂改良水泥石灰土。根据水泥和石灰含量、聚丙烯纤维掺量、TG固化剂剂量对水泥石灰土无侧限抗压强度的影响规律,从而确定水泥和石灰含量均为4%,聚丙烯纤维和TG固化剂掺量分别取0.2%、0.02%。在此基础上,研究了纤维与固化剂对水泥石灰土劈裂强度、收缩性、水稳定性及冻稳定性的影响。试验结果表明:经聚丙烯纤维与TG固化剂复合固化的水泥石灰土强度及稳定性提高效果最显著,优于高石灰掺量的水泥石灰土。     

纤维增强水泥土力学性能试验研究

纤维加筋技术是一种新式的改良土体方法,能够有效地提高土体力学性能。选取聚丙烯纤维和水泥作为加筋稳定材料,将纤维的物理加筋作用和水泥的化学加固作用相结合,开展无侧限抗压强度(UCS)试验,研究了纤维加筋稳定土的强度力学特性与应力-应变性状。通过试验,研究了不同水泥掺量(6%、8%、10%)、纤维掺量(0.15%、0.3%、0.45%)及不同龄期(3 d、7 d、14 d)对试样强度的影响。试验结果表明,水泥和纤维的掺入均能够提高土体的强度,纤维的加入使纤维加筋水泥土试样由脆性破坏模式向塑性破坏模式转变。     

小剂量石灰稳定土强度特性的试验研究

为了研究小剂量石灰稳定土的强度特性,制备了石灰剂量4%～8%、压实度90%～95%的石灰稳定土试样,经标准养护后,分别进行了7～180 d龄期的无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验.试验结果表明:石灰稳定土的强度指标都随压实度增大而增大,且随时间增长而增大,但剂量4%的石灰稳定土的无侧限抗压强度在超过28 d后基本趋于稳定...     

多种因素对纤维水泥红土加固效果的影响

为探明玄武岩纤维水泥土在低温养护条件下的力学特性,将短切玄武岩纤维按不同配比掺入取自长春地区的红土中,分两批制作历时三个月完成,试块采取自然水养,结合无侧限抗压强度试验和观测,研究了自然养护温度、龄期、单一纤维掺入比以及纤维长度对水泥土抗压强度的影响.在此基础上,进一步考虑振捣时间、含水量和混合纤维掺入比等因素,探讨了...     

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.     

风积砂地区路面基层材料的试验研究及仿真

采用均匀设计的方法来优化安排试验,以水泥、石灰、碎石、风积砂为原材料进行试验研究,得到水泥石灰稳定风积砂的最佳含水量、最大干密度、无侧限抗压强度、回弹模量等指标,得到满足工程要求的最佳配合比为,水泥掺量900 g、石灰掺量1 000 g、碎石掺量3 000 g、风积砂掺量5 300 g。通过现场工业性试验和观测,结果表明:试验段水泥石灰稳定风积砂基层状况良好,且弯沉值满足有关的要求。将人工神经网络应用于水泥石灰稳定风积砂无侧限抗压强度的预测中,预测结果有较高的精度,同时对工程具有一定的指导意义。     

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.     

水泥/石灰对滨海盐渍路基土性能的影响

以江苏海门地区典型的滨海盐渍土为研究对象,通过击实试验、无侧限抗压强度试验、室内承载比(CBR)试验,以及水稳定性试验,研究了水泥和石灰两种改良剂对该类滨海盐渍土性能的影响。结果表明:当水泥添加量12%～14%或石灰添加量10%～14%时,改良土的饱水无侧限抗压强度达到《公路路面基层施工技术规范》规定的二级公路底基层指标; 石灰改良土最佳石灰掺入量为12%; 水泥对CBR的提升和对盐渍土膨胀的抑制作用比石灰更显著; 两种改良剂添加量为6%～14%时,改良土水稳定系数在65%～80%之间; 施工中需采取隔断、排水等措施降低水对盐渍土路基的影响。     

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.     

纳米硅粉水泥土抗腐蚀性能研究

水泥土搅拌法处理近海软土时, 水泥土常处于腐蚀性环境中。系统研究掺入纳米硅粉的水泥土的抗腐蚀性能, 为水泥土抗腐蚀性能改良、近海区软土水泥土搅拌法加固提供依据。选取珠江三角洲典型的淤泥质粘土, 按天然含水量配制试验用土,加入掺入比为0%～4%的纳米硅粉配制水泥土试件, 在腐蚀性硫酸盐溶液和纯水中养护到不同龄期, 对其进行无侧限抗压强度对比试验, 得到了水泥土强度与纳米硅粉含量及腐蚀性养护环境关系的变化规律。主要结论是: 两种养护环境下, 纳米硅粉提高水泥土强度的长期效果比短期效果显著, 龄期90 d内纳米硅粉掺入比为2%的水泥土强度最大; 但龄期180 d时水泥土强度随纳米硅粉掺量的增加而增加; 硫酸盐腐蚀环境能加速纳米硅粉和水泥水化产物的二次水化反应, 大幅提高水泥土的强度, 纳米硅粉能显著提高水泥土的抗腐蚀性能; 龄期180 d时, 养护在硫酸盐溶液中纳米硅粉掺入比为2%～4%的水泥土, 强度比掺入比为0%的水泥土强度高(2～3)倍, 也比相同配比养护在纯水中水泥土强度高15%～20%。