矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥稳定粉土的强度及固化机理

采用矿渣、钢渣、脱硫石膏和普通硅酸盐水泥联合制备固化剂,对黄河冲积粉土进行改良固化,在提高工业废渣资源化利用的同时,以期解决黄河冲积粉土强度低、水稳性差等路基工程应用难题。首先,基于无侧限抗压强度试验、水稳性试验和干湿循环强度试验探究固化剂掺量和养护龄期对固化粉土强度的影响规律,确定固化剂的最优掺量;其次,针对最优固化剂掺量的固化粉土,开展不同龄期固化粉土的渗透性试验,同时结合核磁共振测试、矿物成分分析以及电镜扫描,揭示固化粉土的矿物成分及微观结构的演化规律。研究结果表明：矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥固化粉土的最优掺量为干燥粉土质量的10%;固化粉土的水化产物主要为水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和钙矾石晶体(AFt);水化产物的粒间胶结和填充作用使土颗粒间形成致密结构,增强了固化粉土的力学强度、水稳性和抗渗性能。     

石灰改良不同含砂率粉土室内试验研究

通过人工配制不同含砂率(10%、30%、50%)粉土,对其采用熟石灰进行室内改良试验,探究不同配比(3%、5%、7%)石灰改良剂对含不同砂率粉土的改良效果,结果表明:在本试验确定含砂率范围内,随着含砂率的增大,素土最大干密度先增大后减小,最优含水率保持在15%左右;对同一含砂率粉土而言,石灰改良土的最大干密度明显低于素土,加大石灰掺量时,这种趋势愈发显著;适当增大含砂率使得土颗粒中粗粒增多、级配更加合理,粉土的强度有着增大趋势;对于不同配比的石灰改良土,随着石灰掺量的增加,改良土的强度明显提高;在恒定压实度(96%)下,改良土的加州承载比(California bearing ratio,CBR,下同)要明显高于素土,改良剂对粉土起到很好的稳定作用.对比含砂率与改良剂掺量对粉土强度的影响,可以看出改良剂掺量对粉土强度起到决定性作用.该研究可为石灰改良粉土路基提供工程实用参考.     

木质素磺酸钙改良粉土抗硫酸盐侵蚀性能研究

粉土是路基工程中常见的土体填料，其结构性差，在硫酸盐侵蚀环境下易受到侵蚀.为改善粉土的抗硫酸盐侵蚀性能，采用木质素磺酸钙来加固土体，通过无侧限抗压强度与抗硫酸盐侵蚀试验，分析木质素磺酸钙掺量、养护龄期和硫酸盐环境下浸泡天数对改良粉土无侧限抗压强度的影响.结果表明：改良粉土的无侧限抗压强度随木质素磺酸钙掺量的增加先增大后减小，随养护龄期的增长逐渐提高.其他条件相同下，当掺量为5%养护龄期为28 d时，试样的无侧限抗压强度最大为394.6 kPa,是未处理粉土的5.46倍.同时，此时改良粉土的抗硫酸盐侵蚀性能最好，在硫酸盐环境下浸泡28 d后改良粉土的无侧限抗压强度是侵蚀后素粉土的4.9倍.SEM试验结果表明，掺入适量木质素磺酸钙可对土体内部孔隙进行填充，使土体强度、抗硫酸盐侵蚀性能增强.     

建筑垃圾复合地基的试验与数值仿真分析

为研究建筑垃圾复合地基的承载性能,自制大型固结仪对某工程中利用建筑垃圾进行路基处理的土样、单桩及复合地基进行室内压缩试验,并通过工程现场静载试验对其承载力进行检测,利用有限元软件对不同桩径、桩长、弹性模量的建筑垃圾复合地基进行数值模拟.结果表明:建筑垃圾复合地基能显著提高软弱土路基的压缩模量,提高其承载力;增大建筑垃圾散体材料桩桩径可以显著提高路基承载力,减小路基沉降;改变桩长及桩身模量对提高软弱土路基承载力和降低路基沉降的效果并不明显.因此,建筑垃圾复合地基可以应用于软土路基处理中.     

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。     

风化砂改良膨胀土机理及边坡稳定性分析

研究了风化砂改良膨胀土的作用机理,揭示了风化砂与膨胀土发生的物理化学反应,得到了风化砂掺量与膨胀土的胀缩特性及强度特性之间存在的关系.结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路施工项目,采用条分法对填土高度为10 m路堤的整体稳定性进行了分析.结果表明:现采用原状膨胀土填筑路堤安全系数较小,不能满足规范要求;而采用风化砂改良之后的膨胀土填筑的路堤边坡稳定系数比原状膨胀土均有显著提高,能够满足规范要求;路基的安全系数随着掺砂比例的增加先增大后减小,当掺砂比例达到20%,改良膨胀土填筑的路基安全系数达到最大值.     

木质素改良粉土无侧限抗压强度特性

为了研究木质素改良粉土的力学性能,通过无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验研究了木质素改良土的无侧限抗压强度,分析了木质素掺量、养护龄期、孔隙率及骨架孔隙比的影响.研究结果表明：改良土的无侧限抗压强度随木质素掺量的增大呈先增大、后减小的趋势,随着养护龄期的增大呈逐渐增大的趋势;建立了双曲线模型,预测改良土的无侧限抗压强度与养护龄期、木质素掺量的关系;在粉土中因添加木质素而生成的胶结物质改变了粉土的孔隙率和骨架孔隙比,改良土无侧限抗压强度随着骨架孔隙比的增大而减小;木质素掺量为8%时,孔隙率和骨架孔隙比达到最小值,而无侧限抗压强度达到最大值.     

不同改良剂改良粉土的试验研究

结合泰州市东风路南段快速路改造工程,对泰州地区粉土进行室内改良试验,研究石灰-水泥和石灰-水玻璃作为改良剂对该地区粉土的改良效果。研究发现:石灰-水泥改良土最大干密度略高于素土的最大干密度,最优含水率与素土基本相同,改良土的无侧限抗压强度随着压实度增大而增加,随着龄期的增长改良土的强度明显提高;石灰-水玻璃改良土的最大干密度和最优含水率随着改良剂掺量的变化基本不变,最大干密度小于素土的最大干密度,改良土的强度随着压实度的提高而增大,但增加幅度不明显,石灰-水玻璃改良土中石灰、水玻璃组分掺量对改良土强度影响很大。     

碱激发秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

通过室内试验,探讨利用碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的可行性及改良效果。试验研究了秸秆灰渣、碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩特性及无侧限抗压强度的影响特征。试验研究结果表明,随着秸秆灰渣的增加或者碱溶液浓度的增加,膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、膨胀量与膨胀力逐渐减小,这说明掺秸秆灰渣可有效降低膨胀土的胀缩性。击实样经养护后的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀力明显减小。无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,碱激发秸秆灰渣对无侧限抗压强度的影响不够明显;经过7 d养护后,随着掺秸秆灰渣的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的提高,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点。     

基于热力学模型的粉砂土改良膨胀土孔隙结构分形模型

为了减少膨胀土对土木工程的危害,降低工程的经济损失。对粉砂土改良膨胀土进行试验研究,通过对粉砂土掺量为0、10%、20%、30%、40%的膨胀土进行压汞试验,测得进汞压力同累计进汞量关系、孔径同累计孔隙体积关系、孔径与进汞增量关系;并选取热力学模型表征改良膨胀土孔隙结构特征,获取改良膨胀土孔隙分形维数。结果表明：掺加粉砂土会使得土体孔隙有所增加,孔隙类型发生了变化,随着粉砂土掺量的增加,孔径在1～1×10⁴ nm降低,在1×10⁴～1×10⁶ nm升高;基于热力学模型分析改良膨胀土孔隙分形特征时,分形维数2.410 83～2.580 32变化,线性相关系数在0.984 95～0.997 7,表明热力学模型能较好地表征粉砂土改良膨胀土孔隙的结构特征。     

粉煤灰改良膨胀土不良工程特性试验研究

以南京市秦淮东河的膨胀土为研究对象,采用工业废料粉煤灰作为改良剂,通过自由膨胀率试验、界限含水率试验、干湿循环试验、快剪试验以及渗透试验来研究粉煤灰改量膨胀土不良工程特性的试验效果.试验结果表明,粉煤灰改良膨胀土降低了胀缩性,自由膨胀率随粉煤灰掺量的增加而减小;改良土较素土液限降低,塑限升高,塑性指数呈减小趋势;掺入粉煤灰可以提高膨胀土抗剪强度,而且黏聚力和摩擦角均随粉煤灰掺量的增加而增大;粉煤灰的掺入提高了膨胀土水稳性,能够抑制膨胀土干湿循环过程中的裂隙发展和强度衰减,并改善了膨胀土的低渗透性.     

废弃橡胶轮胎颗粒混合土路用性能研究

以废弃橡胶轮胎颗粒作为改良材料,进行室内膨胀土改良试验,分析在不同橡胶颗粒掺入量下混合土的力学性能.结果表明,随着掺胶率的上升,液限和塑性指数先增大后减小,塑限基本保持不变;橡胶混合土的击实曲线较素土平缓,可以在保证压实度的基础上放宽含水率的限制,且最优含水率和素土基本相同;根据无侧限抗压强度试验和直剪试验结果,橡胶颗粒的最佳掺量为20%;橡胶作为路基填料时,其最佳掺量不应超过15%;通过扫描电镜试验,随着橡胶颗粒含量增加,橡胶颗粒和土的黏结程度逐渐加强,在15%至20%之间黏结程度最好.     

水泥改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

为研究水泥改良膨胀土抗剪强度的变化规律,本文以宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程为背景,采用宜昌三峡牌水泥改良膨胀土用作路基填料,并对不同水泥掺量改良膨胀土进行了直接室内剪切试验,深入分析了不同水泥掺量对改良膨胀土的抗剪强度指标的影响及影响规律。研究结果表明:水泥改良膨胀土能明显地提高膨胀土的抗剪强度,掺入水泥之后,内摩擦角和粘聚力均明显提高;随着水泥掺量的增加,改良膨胀土的内摩擦角先逐渐增大,且增大趋势先快后慢,最后逐渐趋于平稳;随着水泥掺量的增加,改良膨胀土的粘聚力逐渐增大,增大的趋势先慢后快,然后逐渐减慢,当水泥掺量从3%增加至5%时,粘聚力增加幅度最大。     

贯穿含深厚建筑垃圾土地基的预应力管桩承载力特性

通过对表面粘贴应变片的管桩进行静载试验,分析沿轴向的管桩轴力及侧摩擦阻力的变化情况.结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力沿深度方向呈现出倒三角的分布特征,其数值沿深度方向而逐渐减小;在含建筑垃圾土的土层中,管桩轴力随着深度的增加而快速降低,进入粉质黏土层后,其降幅较深层含建筑垃圾土的土层减缓;随着压桩力增加,管桩侧摩擦阻力逐渐增大,但其增幅减缓而最终达到极限值;浅层土与管桩之间的摩擦阻力较小,随着深度增加,摩擦阻力迅速增大;粉质黏土层与管桩之间的侧摩擦阻力小于底层含建筑垃圾土土层.     

工业废料改良膨胀土基本物理性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂和电石渣作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对铁尾矿砂改良土及铁尾矿砂-电石渣复合改良土的基本物理性质指标进行了研究。试验研究结果表明,单掺铁尾矿砂改良膨胀土,随着掺砂率的增加,改良土的自由膨胀率显著降低,界限含水率和塑性指数均降低。同时掺入铁尾矿砂和电石渣复合改良膨胀土的改良效果要优于单掺铁尾矿砂的改良效果。当铁尾矿砂掺量一定时,随着掺渣率的增加,改良土的自由膨胀率基本上是呈线性递减;改良土的液限降低,塑限先增大后减小,在掺渣率为10%时达到最大,从而改良土的塑性指数先减小后增大;在掺渣率为10%时达到最小。当两种材料掺量一定时,随着养护龄期的增大改良效果更为显著。当掺渣率一定时,随着铁尾矿砂掺量的增加,改良土的自由膨胀率、界限含水率和塑性指数仍均是降低的,与之前单掺铁尾矿砂改良膨胀土得出的结果相一致。说明掺铁尾矿砂和电石渣均对膨胀土的物理性质有显著影响,因此为膨胀土改良提供了一种新方法。     

滞洪区路堤改良路基填土CBR试验研究

滞洪区亚粘土作路基基层、底基层填料土必须进行固化改良,本文采用石灰—粉煤灰、水泥—粉煤灰组合和水泥—石灰组合对其进行改良研究,以承载比CBR值作为指标,针对不同的压实度、固化剂不同配合比掺量开展了系列试验,并进行了分析和讨论.试验结果表明,三种改良填料土的抗压强度,随着压实度增加,分别先呈现不同比例的增长,但增加到一定值后,开始趋于平稳或弱有减少,可控制压实度在93%～96%之间,能兼顾施工质量与经济.水泥—粉煤灰组合改良土和石灰—粉煤灰土在水泥或石灰掺量一定时,其承载比随着粉煤灰掺量的增大呈先增大后减少;水泥—石灰组合和石灰—粉煤灰组合改良土在水泥或粉煤灰掺量一定时,其承载比也随石灰掺量的增大呈先增大后减少.三种改良土粉煤灰、石灰掺量都存在最佳配合掺量,基于试验结果,笔者就三种改良路基土给出了建议的配比.     

粉砂土改良弱膨胀土工程特性研究

通过在弱膨胀土中掺加粉砂土掺量分别为0％、10％、20％、30％、40％、50％的室内实验,对改良土的物理特性、力学特性、膨胀特性等变化规律展开研究,验证粉砂土对膨胀土改良作用,并提出达到合理改良效果的粉砂土掺量.实验结果表明:随着粉砂土掺量的增加,改良土自由膨胀率、塑限指数、塑限、液限逐渐降低,土中黏粒含量减少,降低了土的亲水特性;改良土的最大干密度相比于膨胀土明显升高,最佳含水率逐渐降低,减小了膨胀土中弱结合水水膜的厚度,其膨胀特性得到明显抑制;改良土的压缩模量逐渐增大,改良土的黏聚力减小,内摩擦角逐渐增大,无侧限抗压强度在粉砂土30％掺量前增大,无荷载膨胀率、有荷载膨胀率、膨胀力降低.根据实验结果的比较,建议合理的粉砂土掺量为30％.     

纤维增韧地质聚合物改良膨胀土力学特性试验

针对膨胀土对工程建设的危害,提出一种纤维加筋和化学改良相结合的技术,开展无侧限抗压强度试验,探讨固化剂类型和掺量、碱激发剂的掺入、玄武岩纤维掺量以及养护龄期对改良膨胀土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明:双掺矿渣微粉-粉煤灰(GGBS-FA)的改良效果优于单掺,GGBS-FA的最优掺量为20%,并且掺入碱激发剂Na_2SiO_3的改良效果较好,碱激发GGBS-FA改良土的强度比GGBS-FA改良土的提高了107%;随着纤维掺量的增加,改良土的强度呈现先增大后减小的趋势,GGBS-FA改良土的纤维最优掺筋率为0.6%;改良土的强度随着养护龄期的延长逐渐提高。龄期越长,改良土的脆性越大,韧性越差。     

黄泛区粉砂改良弱膨胀土渗透性实验研究

分别将10%、20%、30%、40%的粉砂掺入膨胀土中,并以干密度为变量,通过变水头渗透实验来研究掺砂量与干密度对粉砂改良膨胀土渗透性的影响,对实验结果进行指数拟合.结果表明：掺砂比和干密度对改良膨胀土的渗透系数具有显著影响.干密度不变时,改良土的渗透系数随着粉砂掺量的增加逐渐增大,两者变化关系呈指数形式;粉砂掺量不变时,改良土的渗透系数随着干密度的增加逐渐减小,两者变化关系呈负指数形式.通过控制干密度(现场压实度)、掺砂量,可显著提高粉砂改良膨胀土路基的渗透性.     

磷尾矿改良合肥膨胀土强度试验研究

以合肥某公路工程膨胀土为原材料,在保持含水率和干密度不变的情况下,将磷尾矿按不同质量比掺入膨胀土中,对改良后土体进行无荷膨胀率、无侧限抗压强度及三轴压缩试验。试验结果表明,随着磷尾矿掺量的增加,改良土的膨胀率逐渐降低,磷尾矿可有效减小膨胀土的膨胀性;主应力差峰值随着磷尾矿掺量的增加,呈现先增大后减小的趋势,在掺量为6%时,抗剪强度达到最大;黏聚力随着磷尾矿掺量的增加而减小,内摩擦角先增大后减小。