基于响应曲面法优化二灰滨海盐渍土的配合比设计

为了确定固化盐渍土的最优改良方案,应用响应曲面法优化了石灰与粉煤灰复合改良盐渍土的室内试验方案。通过室内试验,测试了改良后盐渍土的无侧限抗压强度值,应用Design-Expert8.0软件分别选取含盐量X_1、石灰掺量X_2、粉煤灰掺量X_3为试验因素,利用Box-Behnken响应曲面法进行试验设计,分析了含盐量、石灰和粉煤灰掺量对固化盐渍土无侧限抗压强度的影响,并确定了盐渍土的合理改良方案。结果表明,二灰固化盐渍土最优配比:含盐量X_1为3%,石灰掺量X_2为12%,粉煤灰掺量X_3为24%时,固化土的无侧限抗压强度指标达到最大,该模型预测值为0.784MPa,与实测值仅相差0.014 MPa。响应曲面法可以用于各类固化盐渍土改良方案的比选和研究,对滨海盐渍土的其他固化方法具有一定的参考价值。     

无机材料改良季节冻土区碳酸盐渍土试验及其方案评价

为解决松嫩平原碳酸盐渍土对工程的不利影响,且削弱季节冻土区冻融循环对碳酸盐渍土带来的损伤,采用无机材料石灰和粉煤灰对碳酸盐渍土进行改良。研究了不同改良方案下碳酸盐渍土抗剪强度的变化及其抵抗冻融循环的能力;通过熵权-TOPSIS模型对各改良方案进行评价。结果表明：石灰和粉煤灰均会提升碳酸盐渍土的抗剪强度,但是石灰的改良效果远胜于粉煤灰,石灰会使得碳酸盐渍土的应力-应变曲线变成应变软化型;粉煤灰在提升碳酸盐渍土抵抗冻融损伤能力上表现得比较突出;而双掺石灰和粉煤灰明显兼顾了强度和抵抗冻融损伤能力这2个指标;在考虑力学性能、抗冻融能力以及经济等因素时,石灰和粉煤灰的掺量均为12%的方案最优。     

碱激发地聚物固化盐渍土微观结构研究

碱激发地聚物胶凝材料能够有效固化硫酸盐渍土的根本机理在于改善固化土的微观结构。通过对比试验研究水玻璃、石灰粉煤灰和水玻璃石灰粉煤灰固化盐渍土的无侧限抗压强度和微观结构,阐述了水玻璃碱激发粉煤灰地聚物固化盐渍土微观结构效应。试验结果表明:石灰粉煤灰能够改善盐渍土颗粒级配,缩小孔径范围,降低孔隙体积,进而提高抗压强度;水玻璃能够胶结土颗粒成为团聚体,减小孔隙率和孔隙体积,其抗压强度受浓度影响较大;水玻璃石灰粉煤灰的孔隙特征不是最佳,但由于碱激发地聚物生成的水化凝胶物质填充了粒间孔隙,改善了颗粒胶结状况,抗压强度最高;碱激发地聚物固化盐渍土效果受碱激发反应程度的影响,反应程度越高,固化效果越好。     

粉煤灰改良氯盐渍土工程特性试验研究

为研究粉煤灰改良氯盐渍土工程特性的效果,采用人工配置氯盐渍土,进行室内改良氯盐渍土的强度与变形特性试验。在定性分析的基础上,定量分析了粉煤灰掺量对改良氯盐渍土强度及变形特性的影响。结果表明,适量添加粉煤灰能够很好地改良氯盐渍土的强度与变形特性。在试验条件下,粉煤灰改良氯盐渍土的最优掺量为25%。     

粉煤灰改良氯盐渍土强度特性试验研究

通过对粉煤灰和氯盐渍土物理化学成分的理论分析和不固结不排水条件下室内常规三轴剪切试验,对粉煤灰改良氯盐渍土的抗剪强度特性进行了研究.结果表明:在试验掺量范围内,在氯盐渍土中添加粉煤灰可以提高其强度,且粉煤灰掺量越大,强度越高;在试验含盐量范围内,同一粉煤灰掺量条件下的氯盐渍土抗剪强度及抗剪强度指标都随着含盐量的增加而逐渐减小.     

膨润土石灰改良黄土强度及微观结构试验研究

黄土工程性能较差,必须经过处理才能作为路基填料使用。为了提高黄土路基的承载力,更好地解决黄土路基的工程病害问题,在黄土路基填料中加入膨润土和石灰,通过不同组合掺量的膨润土-石灰-黄土的无侧限抗压强度试验与核磁共振试验,分别从土体强度和孔隙结构的角度出发,研究各掺量膨润土-石灰对黄土路基填料强度及孔隙结构的改良效果。试验结果表明:膨润土可以有效填充黄土的孔隙,石灰能使土体内分散的颗粒连成整体,并使土体无侧限抗压强度提高4.01倍;改良黄土的无侧限抗压强度随着养护龄期的增大而增大;与素黄土相比,改良黄土的孔隙度降低,大孔隙占比显著减少。通过微观电镜扫描发现土颗粒之间连成整体,且颗粒间的大孔隙也基本被填充。因此,膨润土和石灰对黄土填料的改良效果较为显著。     

干湿循环下复合改良黄土剪切力学特性试验研究

纤维可有效改善土体的力学特性。通过不固结不排水三轴剪切试验,研究了玻璃纤维掺量、纤维长度、养护龄期及干湿循环次数对纤维-秸秆灰-石灰复合改良黄土剪切力学特性的影响规律。试验结果表明:随着纤维的掺入,复合改良土的应力-应变曲线逐步转为应变硬化型,极限偏应力、黏聚力及内摩擦角随着纤维掺量及纤维长度的增加,呈现先增加后减小的趋势,当纤维掺量为0.4%、纤维长度为9 mm时为最优配比。干湿循环条件下,复合改良土的极限偏应力、黏聚力及内摩擦角逐步减小,前期衰减速率较大,后期基本趋于稳定,衰减幅值受纤维掺量、纤维长度影响明显。养护龄期越长,改良土在不同干湿循环下的强度越高,稳定性越好。     

硫酸盐含量对全固废材料固化盐渍土抗压强度的影响

为探讨硫酸盐含量对全固废材料固化盐渍土抗压强度及微观结构的影响,采用击实试验和无侧限抗压强度试验,并结合扫描电镜、EDS、X射线衍射和热重分析等微观测试结果,从固化盐渍土的火山灰反应产物及其数量等角度分析含盐量对固化盐渍土抗压强度变化的影响。结果表明:硫酸盐含量低于2.7%时,固化盐渍土抗压强度随含盐量的增加呈先增大后减小,抗压强度峰值对应的含盐量为1.8%;固化盐渍土的火山灰反应产物主要为C-S-H和AFt,硫酸盐含量从0.3%增至1.8%时,反应产物明显增多,致使固化土抗压强度增大;但当硫酸盐含量从1.8%增至2.7%时,膨胀性AFt将试件内部孔隙完全填充并产生胀裂破坏,造成抗压强度降低。研究成果为全固废材料固化硫酸盐渍土的工程应用奠定了基础,对环境保护也有积极贡献。     

无机结合料加固吹填海砂土的三轴试验研究

吹填海砂土黏聚力小,工程性能较差,容易受到雨水冲刷而导致路基破坏,因此用作路基填料时需要采用无机结合料加固。对掺加石灰和水泥加固的海砂土试样,通过三轴试验来研究它们的强度特性和应力-应变规律。试验结果表明干密度、养护龄期、无机结合料掺量是固化海砂土强度影响的正相关因子;延迟击实时间和含水率为负相关因子;对于含盐量,3%为分界,含盐量小于3%时,强度随含盐量增加而增加;大于3%时,强度随含盐量增加而减小。     

纤维与粉煤灰改良粉土的正交试验分析

黄河三角洲地区粉土、粉砂分布广泛,为了使其满足作为路基填土等实际工程的要求,消除不良工程特性而需要对其进行改良。掺入适量的粉煤灰、石灰可以提高粉土的抗剪强度,但同时也会增加土的脆性。因此在改良土中掺入纤维来进一步提高其抗剪强度并改善其脆性。采用正交试验设计,选取了具有典型代表意义的九组试样进行三轴压缩试验、直接剪切试验与固结试验,分析了不同粉煤灰、石灰掺量,纤维掺量与纤维长度对改良土的抗剪强度与压缩性等工程特性的影响。获得了各项指标的粉煤灰与石灰掺量、纤维掺量与纤维长度的最佳配合比参考值。采用线性多元回归方法,建立了改良土力学指标与多种影响因素的经验公式,为黄河三角洲地区粉土的改良提供了可以借鉴的数据与经验。     

洞庭湖区掺粉煤灰水泥土性能试验研究

采用粉煤灰代替部分水泥作为胶凝材料的水泥土桩法,近年来逐渐在软弱地基的加固处理中得到应用。针对洞庭湖区湖泊相淤泥质软弱地基加固处理问题,结合该区域某分洪闸地基处理工程,在室内开展了不同粉煤灰掺量的水泥土试件的无侧限抗压强度、含水率以及中心部位土样溶液pH值的测定试验,然后探讨建立了不同粉煤灰掺量的水泥土无侧限抗压强度的组合指数式模型。研究结果表明:水泥土试件无侧限抗压强度在60 d龄期前随着粉煤灰掺量的增加而降低,但在90 d龄期时,不同粉煤灰掺量的4组试件强度值较为接近;水泥土试件含水率在28 d龄期之后随着粉煤灰掺量的增加而增加;水泥土试件中心部位土样溶液的pH值始终随着粉煤灰掺量的增加而降低;采用组合指数式强度模型能较好地描述粉煤灰掺量和龄期对水泥土无侧限抗压强度增长规律的影响;通过对不同粉煤灰掺量水泥土桩方案进行比选,建议洞庭湖区水泥土中粉煤灰掺量应在20%左右为宜。     

石灰和水玻璃共同改良粉土试验研究

对泰州地区粉土用石灰和水玻璃进行室内改良试验,研究了不同掺量石灰+水玻璃(1%石灰+3%水玻璃、3%石灰+1%水玻璃、3%石灰+3%水玻璃)改良粉土的改良效果,得出以下结论:石灰+水玻璃对粉土有良好的改良效果,改良土的CBR值较素土有很大的提高;改良土的CBR值与无侧限抗压强度均随着养护时间和压实度的增加明显提高;粉土中掺入3%石灰+3%水玻璃后改良效果最佳,掺入1%石灰+3%水玻璃后能快速提高粉土的早期强度。试验成果可以指导实际工程依据强度要求确定不同的石灰+水玻璃掺量。     

超细粉煤灰水泥浆液可注性试验研究

超细粉煤灰作为电厂废弃物具有分布广、细度模数小的特点,将其掺入水泥中配制成超细粉煤灰水泥浆液,可以提高浆液的流动性和可注性。以水灰比、超细粉煤灰掺量和水玻璃掺量为主要因素进行正交试验,测定了所配浆液的胶凝时间、黏度、结石率等物理性能指标,并对结果进行极差分析、方差分析和回归分析;研制出一种新型胶凝时间可控的超细粉煤灰水泥浆液,并回归出胶凝时间预测公式;对所配浆液进行可注性模型试验。结果表明:在水灰比为0.8、超细粉煤灰掺量为70%、水玻璃掺量为15%时,超细粉煤灰水泥浆液具有良好的胶凝时间和黏度,与普通水泥浆液相比具有更好的可注性。     

淤泥-稻壳灰基胶凝材料试验研究

探讨了以河道淤积泥沙和农业废料稻壳灰为主要原料的新型胶凝材料的可行性。试验研究了稻壳灰和石灰掺量、水玻璃用量及养护龄期对试件抗压强度和软化系数的影响,并用扫描电子显微镜观察了试件的微观形貌。试验结果表明:养护龄期、稻壳灰掺量及水玻璃用量对试件的抗压强度和耐水性能影响明显。试件抗压强度和软化系数呈现随养护龄期、稻壳灰掺量及水玻璃用量增加而增长的趋势,其中稻壳灰掺量对试件抗压强度的影响最为明显,水玻璃次之,石灰掺量影响最弱。试件56 d抗压强度最高可达15.30 MPa,相应软化系数为0.93。扫描电镜观察(SEM)结果表明:淤泥-稻壳灰基胶凝材料的反应产物主要是均匀致密的絮状凝胶物质(水化硅酸钙凝胶C-S-H)和少量的Ca CO3晶体。     

污染淤泥固化稳定化处理及种植性能试验

疏浚淤泥具有含水率高、固结难、体积大的特点,部分受到重金属污染,导致淤泥干化慢、利用难,且干化后土壤易板结,不利于植物生长。为了解决上述问题,以铜、铅、镉离子溶出超标的疏浚淤泥为研究对象,掺入纤维、石灰、粉煤灰、高岭土、硅酸钠、碳酸钠、硫酸铁和硫酸镁等多种材料进行固化稳定化试验和种植性能试验。结果表明:固化后土体渗透系数提高了2～3个数量级;8项重金属的浸出量有明显降低且达到标准要求;处理后土体上种植的羽衣甘蓝的生长速率更快,叶片外观更加鲜艳健康。确定10%(粉煤灰+石灰+高岭土+纤维)+6%(碳酸钠+硫酸铁)配比作为植物种植应用的优选方案,其种植的羽衣甘蓝重金属含量最少,8项重金属的浸出减少率之和超过其他4种配比,对N、P的吸收量较多。     

基于废弃超细砂的细粒混凝土性能试验研究

以航道整治工程废弃超细砂为主要原料,通过振动成型制备新型细粒混凝土替代普通混凝土。首先在固定水泥掺量下,基于干混试样最大堆积密度方法检测粉煤灰不同掺量对干混试样密度的影响,然后以试件7、14、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度为控制标准,研究粉煤灰掺量对细粒混凝土性能的影响。结果表明:水胶比为0.38、减水剂掺量为0.45%情况下,细粒混凝土最佳配合比为废弃超细砂掺量66.8%、水泥掺量16.6%、粉煤灰掺量16.6%;采用最佳配合比所制细粒混凝土的28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度均达到最优。XRD分析表明制备的细粒混凝土含有大量的水化硅酸钙和钙矾石等水化产物。与普通C20混凝土相比,单方超细砂细粒混凝土生产成本降低45.1%。研究成果为废弃超细砂资源化利用提供了有效途径。     

硫酸铵腐蚀混凝土性能劣化时变规律及预测

通过在5%浓度硫酸铵溶液中长期浸泡,对不同水灰比、不同浆骨比、不同粉煤灰掺量的混凝土试件进行腐蚀试验研究,得到0~120 d腐蚀龄期下试件抗压强度的劣化规律。采用灰色关联分析方法研究了不同因素对混凝土抗压强度影响的显著程度,通过构建GM(1,1)预测模型对受硫酸铵腐蚀的混凝土强度劣化规律及服役寿命进行预测。结果表明:水灰比0.4、浆骨比0.28和粉煤灰掺量10%的受腐蚀混凝土抗腐蚀性能较强,随水灰比、浆骨比和粉煤灰掺量比例增大,抗压强度降幅明显。构建的GM(1,1)预测模型具有较高的精度,运用该模型在预测受腐蚀混凝土的寿命中,粉煤灰掺量10%、水灰比0.4及浆骨比0.28的受腐蚀混凝土分别比其它影响因素相同下的受腐蚀混凝土增加247%,125%,74%。     

冻融循环对玄武岩纤维水泥土力学性能的影响试验

对素水泥土及玄武岩纤维水泥土进行了冻融循环作用前后的无侧限抗压、劈裂抗拉试验,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、水灰比、纤维掺量等因素对两种水泥土力学性能的影响规律。结果表明:掺入玄武岩纤维后水泥土的冻融强度损失率降低;水泥土的冻融强度损失率随水灰比的增大而增大,随龄期的增大而减小;冻融后水泥土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与其受到的冻融循环次数之间的关系可用双曲线拟合;水泥土的劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度的比值在14%～17%之间。