木质素对红黏土物理力学特性的影响

为了研究木质素对于红黏土特性的影响,对不同掺量下的木质素改性土进行界限含水率试验、pH实验,探究pH和改性土稠度界限的关系.对不同掺量,不同养护龄期下的改性土进行无侧限抗压强度试验,得到其不同掺量下的抗压强度、不同龄期下的抗压强度及其应力-应变曲线关系.试验结果表明:界限含水率、pH随着掺量的增加而增大,并且和掺量之间存在相应的曲线关系.无侧限抗压强度则随着掺量和龄期的增加而增大,当养护28 d,掺入量为8％时,相对于素土抗压强度提高2.93倍,并且养护龄期下的抗压强度和木质素的掺量存在线性关系,改性红黏土的破坏形态也由脆性破坏向塑性破坏发展.     

干湿循环下钢渣微粉水泥改良膨胀土强度特性试验研究

膨胀土作为一种非饱和黏性土,因其吸水膨胀失水收缩的特性而成为一种具有危害性的地质土体,尤其在干湿气候交替变化的环境中,更会因其湿胀干缩产生变形导致工程事故的发生。通过使用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下的强度特性变化规律。通过室内试验研究了纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)在不同养护龄期以及不同干湿循环次数作用下其无侧限抗压强度变化规律。试验结果表明:3种改良土体的强度都随养护龄期的增加而增大,并且在干湿循环作用下四种土体都有不同程度的强度损失,但在强度上总是呈现出Es-SSP-C-NEs-CEs-SSP-CEs的规律,意味着在改良效果上Es-SSP-C-N更优于另外两种方案。     

石粉改进水泥土强度的实验研究

将石材加工厂产生的石粉作为外掺剂添加到水泥土中形成石粉水泥土,对不同石粉含量的水泥土试件进行无侧限抗压强度试验,研究石粉含量及龄期对水泥土强度的影响.结果表明,石粉作为一种外掺剂能大幅提高水泥土的强度,且石粉掺量为10%时的水泥土强度最高.     

干湿循环作用下改良粉质粘土的路用性能

通过模拟雨水频繁气候地区水汽交换对公路路基的影响,利用室内力学试验研究干湿循环对张家口地区高等级公路路基改良土的影响,得到了各力学参数的变化规律,并提出采用水泥CBR影响因子来评判水泥改良土路用性能的劣化机理。水泥CBR影响因子反映的是相同水泥掺量下试样的承载强度和水泥对工程应用的贡献程度,其值越大说明试样在相同水泥掺量下的承载强度越小,对于工程应用的贡献越小。研究结果表明：水泥CBR影响因子受水泥掺量的影响较大,随着干湿循环次数的增加,水泥CBR影响因子先减小后增大;高剂量的水泥改良土可以有效地提高土样的自修复能力,在早期抵抗干湿损伤中具有积极作用,弹性模量受干湿循环影响较小。试样内部孔隙特征变化规律显示,早期干湿循环过程可增强改良土的水稳定性,经历多次干湿循环后试样内部孔隙逐渐扩大—破坏—稳定,重新达到新的结构平衡。综合考虑CBR值与无侧限抗压强度,建议在水汽交换频繁地区路基改良中以6%水泥掺量作为参考。     

掺纤维改良膨胀土的实验研究

为了研究加筋纤维对膨胀土压缩性及力学性能的影响,进行了大量的室内试验,研究了纤维的含量与对膨胀土的压缩性、抗剪性及无侧限抗压强度的影响。研究表明:聚丙烯纤维能够显著提高土体无侧限抗压强度、凝聚力和内摩擦角,也能明显降低土体线缩率和膨胀率,对膨胀土的改良有比较明显的效果。     

改良黏土作为填埋场衬里土料的可行性研究

针对传统压实黏土衬里不能有效阻止渗滤液中重金属离子迁移的缺点,采用颗粒活性炭、酸活化膨润土两种吸附剂改良黏土衬里以达到提高其吸附能力的目的．通过室内平衡吸附试验,对黏土、3％或6％颗粒活性炭改良的黏土以及3％或6％酸活化膨润土改良的黏土吸附重金属Cr（Ⅵ）的性质进行了观察．为了评价改良黏土作为填埋场衬里土料的可靠性,通过室内土工试验对衬里土料的体膨胀率、体缩率、渗透系数以及无侧限抗压强度等土力学参数进行了检测．吸附试验结果表明,经颗粒活性炭或酸活化膨润土改良的土料对Cr（Ⅵ）的吸附能力与黏土相比有了很大的提高,这说明改良方法是有效的．土工试验结果表明,在重型击实的条件下,所有衬里土料在一定含水率范围内均满足工程要求指标,即体缩率≤4％、渗透系数〈1×10^-7cm／s、无侧限抗压强度〉200kPa．因此,改良黏土在重型击实的条件下可以作为衬里的建造材料使用．     

无侧限压缩下中心裂缝压实黏土强度及破坏特征分析

为探讨中心裂缝对压实黏土试样无侧限抗压强度及破坏特性的影响,考虑裂缝倾角β、裂缝长度2a和试样厚度H等条件,对预制中心裂缝的立方体压实黏土试样进行无侧限抗压强度试验,并对不同裂缝倾角条件下试样的破坏特征进行了分析。试验结果表明,裂缝倾角、裂缝长度和试样厚度均会对试样的弹性模量和无侧限抗压强度有不同程度的弱化作用。其中,裂缝长度的弱化作用较裂缝倾角的更强,而试样厚度仅在2～6 cm时,其弱化作用才会变得显著。关于试样的破坏特征,其裂纹的扩展方式主要是受裂缝倾角的影响,当β=0°时,裂缝尖端主要是扩展翼型裂纹;当β=15°～60°,裂缝尖端主要是产生翼型裂纹和次生共面裂纹;当β=75°和β=90°时,裂缝尖端主要是产生翼型裂纹和次生倾斜裂纹,此外,在预制裂缝中部还会发育有拉伸微裂纹。     

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。     

干湿循环条件下碱渣-钢渣-电石渣固化疏浚淤泥的强度性质

为扩展固体废弃物的资源化利用途径,以碱渣和钢渣作为固化剂、电石渣作为激发剂,对高含水率疏浚淤泥固化处理,研究固化淤泥在干湿循环条件下的强度性质。正交试验表明,碱渣对固化淤泥强度的影响随养护龄期的增加而增强,固化污泥养护28 d时,碱渣对强度的影响显著,而钢渣和电石渣对强度的影响不显著。在干湿循环条件下,固化剂掺量较少的试样在第3次浸水时破坏;其他试样经5次干湿循环整体仍完整,1次干湿循环使固化淤泥的强度降低约1/2,后续干湿循环对强度的影响不大;增加固化剂掺量有助于提高固化淤泥的干湿循环耐久性。固化淤泥的水化产物主要有水钙沸石和钙钒石,钙钒石随养护龄期和固化剂掺量的增加而减少。与碱渣-矿渣-电石渣固化淤泥相比,碱渣-钢渣-电石渣固化淤泥中胶结力较强的水化产物偏少,而钙钒石具有膨胀性,使试样端部破损形成薄弱带,故后者的强度较低和干湿循环耐久性较差,但仍能满足对强度要求较低的一般填土工程的需要。     

CT扫描视域下黏土干湿循环劣化机理

为研究干湿循环对黏土力学特性和微观结构的影响,通过一系列无侧限抗压强度试验和CT扫描测试从宏观和微观角度揭示了干湿循环对黏土的劣化机理。结果表明：随着干湿循环次数的增加,黏土的抗压强度保持指数性下降趋势,在经历4次循环后,抗压强度损失了40%左右,干湿循环达到8次后抗压强度基本达到稳定;CT扫描横剖面显示,在干湿循环过程中,裂隙从试样四周开始发育,并逐渐向内部扩展,裂隙的宽度和长度均持续增加,连续性也有所提高;随着干湿循环次数的增加,试样的逐层面孔隙率均明显增加,且不同层间的交界面孔隙率的增加更为显著,层间的裂隙最先发育,试样表面也有竖向裂隙发育,试样内部连通孔隙的数量增加,闭合孔隙的数量减小;不同次数干湿循环作用下黏土的孔隙率与抗压强度之间保持负指数性关系,当干湿循环次数达到4次后,孔隙率的增加对抗压强度的影响减小。     

纤维地聚物改性粉质黏土无侧限抗压强度试验研究

通过对杭州市某隧道工程开挖产生的废弃粉质黏土添加不同改良剂后开展无侧限抗压强度试验,研究了不同矿渣掺量、矿渣-粉煤灰比例、聚丙烯纤维掺量条件下改良土样的抗压强度特性,并对抗压强度形成的机理进行了分析;同时,基于扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）试验对反应土体孔隙特征的有关指标展开了定量分析。结果表明：在矿渣掺量为12%时UCS值最大,为6738.04 kPa,较素土强度提高80.69 倍;粉煤灰的掺入可提高试样后期强度,在K8F2（矿渣/粉煤灰比例80%:20%）试样中最优;聚丙烯纤维的掺入能有效地改善材料的脆断性能,最优纤维掺量为0.4%。试样孔隙的定向频率在80°~100°区间内分布的概率最大,掺入粉煤灰后定向性较为均匀;孔隙率随着矿渣掺量的增加、地质聚合物中矿渣含量的增多均逐渐减小,在K12（矿渣掺量12%）和K8F2试样中出现最小值;而随着纤维掺量的增加,呈现先降低后升高的趋势,当纤维掺量0.4%时其值最小,为6.204%;孔隙平均直径主要分布在1 μm之内,矿渣掺量增多则小孔隙增多,大孔隙减少;孔隙丰度主要分布在0.4~0.6区间,孔隙形状主要为椭圆。     

棉花秸秆纤维水泥土在干湿循环下抗压强度变化研究

研究掺入棉花秸秆纤维的水泥土经过数次干湿循环后的抗压强度变化。对不同次数干湿循环后的纤维水泥土进行无侧限抗压实验研究,结果表明:(1)随着干湿循环次数的增加,纤维水泥土的抗压强度先升高后降低;(2)养护7 d后的试样进行干湿循环,其最高抗压强度要高于正常养护28 d后的抗压强度,说明水泥的水化作用在干湿循环过程中依然发挥着重要的作用;(3)干湿循环30次后纤维依然存在一定的加筋效果,可应用于一定期间内的工程支护体系。     

生物胶改良黏土抗崩解特性试验研究

为研究生物胶对黏土抗崩解性的影响,采用黄原胶、瓜尔胶及黄原胶与瓜尔胶质量比为1∶1混合的复合胶对黏土进行改良,通过抗崩解试验,探究生物胶的含量和种类、压实度对改良黏土抗崩解特性的影响规律,并结合扫描电镜试验进一步分析了生物胶的改良机理。结果表明:生物胶通过增强土体颗粒之间黏聚力增强改良黏土的抗崩解特性,其崩解破坏过程可分为稳定前崩解阶段、稳定崩解阶段及稳定后崩解阶段;随着生物胶含量的增大,改良黏土稳定前崩解阶段延长,崩解速率减缓,崩解率降低;复合胶改良黏土抗崩解特性在质量分数大于1.0%后强于单一生物胶;随着压实度的提升,试样抗崩解特性明显改善。     

CFRP材料加筋粘土的试验研究

作为新型材料CFRP材料应用于加筋材料在国内尚未开始研究.测试了CFRP材料作为加筋材料的力学指标试验.将CFRP材料作为加筋材料,应用3轴试验研究加筋粘土试样的强度变化规律.试验表明CFRP材料完全可以作为加筋材料,而且在粘土中加入CFRP材料后可以明显提高粘土试样的强度.试验表明CFRP材料不适合饱和度较大的粘土.图8,表5,参10.     

早强型材料淤泥固化试验研究

分别采用早强型固化材料(S型)和普通硅酸盐水泥(OPC)对疏浚泥进行固化处理,对比分析了两种材料固化土的无侧限抗压强度和水分转化量随龄期变化规律。室内试验结果表明:S型材料处理后固化土1 d的强度能够达到7 d强度的90%,固化土的破坏应变在1%~3%之间;达到相同的强度,S型材料用量低于OPC;固化土的破坏应变高于OPC。同时分别建立起了固化土无侧限抗压强度与结合水变化量和矿物水变化量之间的经验公式。     

固化夯土材料强度特性与耐久性能试验

随着生态建筑的大力推广,夯土技术被广泛应用.基于改良夯筑方法,针对含有不同黏土矿物的膨润土、高岭土和天然土的夯土试样,开展以水泥和石灰为固化剂的11种不同配比,4种养护龄期(3、7、28、56d)条件下的无侧限抗压强度(un-confined compressive strength,UCS)试验和吸水试验,研究固化夯土材料强度特性以及耐久性能.研究结果表明:随养护龄期的增加,膨润土试样的强度逐渐增强,高岭土试样的强度先增加而后小幅衰减,而对于天然土试样,仅当水泥和石灰等量配比时,其强度先增加而后减小,其余配比条件下,试样强度逐渐增强;对于同一类试样,水泥在试样耐久性和抗风化能力方面相较于石灰表现出更好的固化作用,但石灰含量的变化对试样强度的影响效果各不相同;整体而言,3种试样中高岭土表现出最优的强度和耐久度,其次是天然土,膨润土试样的强度和耐久度最差.进一步对实验结果进行了拟合并得到固化夯土试样无侧限抗压强度增长函数模型,该函数能良好地描述其夯土材料强度增长规律.     

改良垃圾焚烧底渣固化疏浚淤泥性能试验研究

基于以废治废理念,提出了用改良垃圾焚烧底渣固化疏浚淤泥的新思路,并开展了室内试验研究,测定了固化淤泥试样的含水率、无侧限抗压强度及抗剪强度指标。试验结果表明：垃圾焚烧底渣磨细粉和未研磨的原渣按1∶1比例混合时,具有最优的固化性能;在最优混合比条件下,固化淤泥的无侧限抗压强度、黏聚力和内摩擦角均随龄期和改良垃圾焚烧底渣掺入比的增加而增大,含水率则相反;当改良垃圾焚烧底渣掺入比为35%时,固化淤泥28 d无侧限抗压强度达到了58.4 kPa,含水率由67.4%降至38.0%,采用改良垃圾焚烧底渣固化疏浚淤泥是可行的。     

矿渣微粉改良黄土力学性能及抗剪强度预测模型

为探究矿渣微粉改良黄土效果,通过配置不同掺量的矿渣微粉黄土,利用无侧限抗压强度、抗剪强度、湿陷性试验研究矿渣微粉改良黄土机理与可行性,并提出抗剪强度预测模型。研究结果表明,随矿渣微粉掺量增加,无侧限抗压强度呈先增大后降低趋势,矿渣微粉掺量为15%时达到最大;不同掺量的矿渣微粉黄土较素黄土湿陷系数分别下降92.1%、96.4%、98.0%、99.0%、97.7%;随养护周期增加,抗剪强度、内摩擦角、黏聚力均有明显提高;不同矿渣微粉掺量下黄土抗剪强度预测模型与实测值相对误差均小于8%,拟合度较高。研究结果可为矿渣微粉改良黄土提供参考依据。