含磷材料固化锌、铅污染土的路用性能试验研究

采用新型含磷材料(KMP)及水泥(PC)分别对锌、铅污染土进行固化处理。通过无侧限抗压强度、水稳性、回弹模量和压汞试验,探究固化污染土作为路基填料的力学及耐久特性。结果表明:常规养护条件下,KMP和PC固化污染土强度随龄期和掺量增长而提高,强度越大;锌、铅复合污染条件下,固化污染土强度最低。经过泡水试验,固化试样强度均有所下降且7d强度损失较高;铅、锌复合污染条件下,强度降低幅度最高,水稳系数为0.52~0.58。固化污染土回弹模量低于固化未污染土但高于未固化污染土回弹模量,且KMP试样回弹模量高于水泥试样回弹模量的6.7%~24.2%。相对PC固化污染土,KMP试样微孔隙多、中、大孔隙较少,结构致密。     

电石渣改良膨胀土试验研究

膨胀土吸水体积膨胀,失水体积收缩的特性,给工程建设带来的危害屡见不鲜。因此如何改良膨胀土,显得尤为突出。化学改良法是膨胀土改良的常用手段之一。电石渣是工业制乙炔的主要废弃物,其堆放不仅占用大量土地,而且会造成环境及地下水污染等。通过系统的室内试验,探讨利用电石渣改良膨胀土的方法,掌握电石渣改良膨胀土的物理、力学性质及胀缩性特征。试验结果表明:随电石渣掺量的增大,改良土的最优含水率逐渐增大,最大干密度逐渐降低;塑性指数随电石渣掺量的增大先增大后降低;改良土的自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率均随着养护龄期的增长呈减小趋势;随养护龄期的增长,改良土的压缩模量呈增大趋势,压缩系数呈减小趋势;改良土的抗剪强度随养护龄期增长主要体现在黏聚力、内摩擦角及无侧限抗压强度均随养护龄期的增长而增大;通过试验得到电石渣改良膨胀土的最优掺量为10%。扫描电镜的结果也验证了随养护龄期的增长,改良土的强度增大,胀缩性减弱。     

复合固化剂固化某淤泥质土的试验研究

为了改善青弋江分洪道工程淤泥质土地基的物理力学性能,选用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、水玻璃以及木质素磺酸钠组成的水泥基复合固化剂,以青弋江芜湖段典型淤泥质土样作为试验土样,进行了室内固化试验研究,分析了固化剂掺量、淤泥质土初始含水率以及养护龄期的改变对固化土无侧限抗压强度和抗剪强度参数的影响关系。研究结果表明:对于提高青弋江淤泥质土强度,试验所用固化剂作用效果明显,90d龄期养护条件下,掺入复合固化剂处理的固化淤泥质土无侧限抗压强度最高为单掺水泥条件下固化土无侧限抗压强度的4.2倍,同时前者抗剪强度也明显大于后者;固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量增加而提高,但增长速率逐渐减缓,同时还随着养护龄期的增加而提高,两者呈明显的对数关系。     

固化粉土小应变剪切模量与强度增长相关性研究

小应变剪切模量和无侧限抗压强度是表征固化土刚度和强度特性的两个重要参数。简要介绍了弯曲元测试技术的原理及其在试验中存在的问题,采用压电陶瓷弯曲元测试技术对水泥和木质素固化剂固化粉土试样在不同养护龄期下的小应变剪切模量进行了测试,同时对相应龄期下试样进行了常规无侧限抗压强度试验,通过引入归一化参数G28和UCS28对不同固化土的小应变剪切模量和无侧限抗压强度之间的相关关系进行分析,提出了固化土刚度与强度的相关性模型,可为地基处理中固化土的无损测试与加固效果评价提供新的方法。结果表明,水泥、木质素固化粉土的小应变剪切模量随养护龄期增加而增加,养护龄期28 d内增长显著,28 d后增长趋于平稳;相同类型固化土不论固化剂掺量多少,其小应变剪切模量随养护时间的发展在本质上是相同的;固化土归一化无侧限抗压强度表现出与小应变剪切模量相似的发展趋势;提出的固化土归一化模型可作为一种土体强度无损检测的新方法。     

城市河道淤泥固化土的力学特性研究

通过一系列室内击实、直接剪切和无侧限抗压试验,探究了水泥固化淤泥土的力学特性。试验结果表明:随着水泥掺量的增加,固化土样的最优含水率略有下降,最大干密度先下降后增大;相同水泥掺量及养护龄期条件下,压实度越高,直剪强度及无侧限抗压强度越大;相同竖向荷载条件下,直接剪切强度随水泥掺量及养护龄期的增加而增大,且粘聚力随着两者的增加而增大,而内摩擦角变化不明显;随着养护龄期的增加,固化土无侧限抗压强度先增大后降低,在60 d龄期时达到峰值。     

新型固化剂与水泥混合料固化红层土水稳定性试验研究

以黏土石化剂和水泥作为土体固化剂对红层土进行固化,通过击实试验、无侧限抗压强度试验、浸水稳定性试验,研究不同掺量固化剂对红层土击实特性、浸水崩解特性、吸水增湿率、抗压强度、浸水后软化系数等性能的影响规律。结果表明:加入水泥和固化剂混合料后,试件的水稳定性和抗压强度都显著高于素土和单掺黏土石化剂和水泥的试件,最大抗压强度达2.3 MPa,7 d养护龄期内强度能达到最大强度的95%以上,浸水后强度损失在0.5%以内,试验采用的土体固化剂起到了显著的固化效果。     

活性氧化镁碳化加固粉土微观机理研究

基于活性MgO-CO2碳化固化法,开展了不同活性MgO掺量、碳化时间和初始含水率条件下的碳化粉土的无侧限抗压试验、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和压汞试验(MIP)等,以通过无侧限抗压强度、化学成分、结构形貌和微观孔隙等特征来揭示碳化固化粉土的微观机理,最后提出活性MgO碳化固化粉土微观机理模型。结果表明：活性MgO碳化固化粉土的无侧限抗压强度在12h内随MgO掺量和碳化时间增加而增加,随初始含水率增加而降低|碳化后含水率显著降低,且强度与含水率间呈很好的线性负相关关系。碳化生成的水化镁式碳酸盐,包括棱柱状水菱镁石、薄片状球菱镁石/水碳镁石和纤维碳镁石,这些碳化产物对应的XRD峰强随MgO掺量和碳化时间增加而增加,随初始含水率增加而降低|存在最优MgO掺量和初始含水率,使碳化土孔隙体积最小。碳化土无侧限抗压强度与水菱镁石晶体对应的XRD峰强呈正相关关系。水菱镁石的生成促进了强度增长,与其他碳化产物共同促进土体孔隙减小。     

石灰-玄武岩纤维加筋膨胀土室内改良试验研究

以南京溧水地区公路膨胀土为研究对象,首先通过液塑限试验和击实试验得到改良土最大干密度和最佳含水率与石灰掺量的关系。其次通过三轴压缩试验分别研究了改良土的力学性质与石灰掺量、纤维掺量的关系,试验结果表明,石灰掺量6%的改良土强度是素土的3倍,而纤维能够较大提升改良土的延性,而强度提升较小。最后对改良土进行无侧限抗压强度试验,改良土(石灰掺量6%、纤维掺量0.3%)的强度是素土的5.7倍。     

GS土体硬化剂对软土地基土壤加固土力学性能影响的研究

主要研究了GS土体硬化剂固化处理软土地基土壤后,GS土体硬化剂掺量和养护龄期变化对加固土力学性能的影响规律。研究发现,GS土体硬化剂能显著提高加固土的无侧限抗压强度、抗剪强度和压缩模量,明显降低压缩系数,能使得加固土在养护早龄期就具有良好的力学性能。     

石灰粉煤灰稳定黄土的无侧限抗压强度研究

以石灰粉煤灰稳定黄土为对象,通过标准击实试验、无侧限抗压强度试验,研究养护龄期和石灰粉煤灰掺量对稳定黄土最佳含水率、最大干密度及无侧限抗压强度的影响。结果表明,随石灰粉煤灰掺量的增加,稳定黄土最佳含水率增大,最大干密度减小;石灰粉煤灰掺量一定时,随粉煤灰掺量的增加,最大干密度增大,最佳含水率减小;无侧限抗压强度随养护龄期的增长、石灰粉煤灰掺量的增加而增大。通过对试验数据的拟合回归,建立了稳定黄土无侧限抗压强度与孔隙率、粉煤灰与石灰的比值（F/L）及石灰粉煤灰总体积掺量的关系。     

考虑胶结作用的木质素固化粉土边界面塑性模型

为研究木质素固化粉土的应力–应变特性,通过无侧限抗压强度试验和微观结构分析,探讨木质素固化土的胶结特性。基于边界面塑性理论,引入硬化参数、应力剪胀参数和胶结破坏速率等参数,提出考虑胶结作用的木质素固化土边界面塑性模型,采用非相关联流动法则和改进映射法则描述土体的不同破坏模式,并阐述模型中各参数的意义及计算方法。根据室内固结试验和三轴压缩试验,对木质素固化粉土的应力–应变、应力剪胀和超孔隙水压力变化特征进行分析,并验证了本文所提模型的有效性。研究表明:木质素产生的胶结作用是土体工程性质改善的主要原因之一;12%掺量木质素固化土屈服应力和不排水抗剪强度较素土分别提高约90%和40%,高、低围压下土体应力剪胀特性不同,围压对超孔隙水压力的变化影响较大;通过试验验证了模型计算的准确性,该模型可描述土体在不同受力状态下的应变特征,具有原理简单,参数明确的特点,可为固化土应力–应变的数值计算提供相应的理论基础。     

水泥稳定砖与混凝土再生集料混合料的疲劳性能

研究了水泥稳定砖与混凝土再生集料(RBCA)混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量等基本物理力学性能,并开展了水泥稳定RBCA混合料的四点弯曲疲劳试验;基于Weibull分布确定了混合料的疲劳寿命预估模型,分析了RBCA掺量对混合料疲劳性能的影响.结果表明:随着RBCA掺量的增加,水泥稳定RBCA混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量均先增大后减小,弯拉强度也具有类似规律;相同级配与水泥剂量下,混合料的疲劳寿命随着RBCA掺量的增加而增大,且RBCA掺量较小时其混合料疲劳寿命增幅较大,后续增幅变小;加入RBCA可提高水泥稳定碎石混合料的抗疲劳性能.     

水泥固化铅污染土的电阻率特性与经验公式

为探讨电阻率法在水泥固化重金属污染土性能评价中的应用潜能,室内配制人工铅污染土,采用水泥固化后测试其电阻率和无侧限抗压强度,分析固化土电阻率的变化规律,建立固化铅污染土的电阻率公式,并探讨电阻率与无侧限抗压强度的相关关系。试验结果表明,固化土电阻率随铅含量增大而减小,随着水泥掺入量和养护龄期的增加而增大,随着孔隙率和饱和度的减小而增大。提出了一个能够综合反映铅含量、水泥掺入量和养护龄期等因素对固化土电阻率影响规律的表征参数(nt·Pb100ew)/(aw·T0.5),用该参数替换Archie电阻率公式中的孔隙率,得到了水泥固化重金属污染土的电阻率经验公式,将Archie电阻率公式扩展应用到固化重金属污染土领域。固化土电阻率与强度之间近似服从幂函数关系。电阻率法是一种有效的重金属污染土固化效果评价方法,且其具有快捷、无损等优势,可推广应用。     

活性MgO碳化固化土的干湿循环特性试验研究

碳化固化技术是一种利用二氧化碳对搅拌有活性氧化镁的土体进行碳化,以达到快速提高强度的低碳搅拌处理软土的创新技术。通过室内试验研究干湿循环对碳化固化土物理力学特性的影响,并与相同掺量下水泥固化土进行对比。结果表明:活性Mg O固化粉土碳化3 h试样的无侧限抗压强度可达5 MPa,粉质黏土碳化24 h试样可达2.6 MPa;干湿循环后碳化固化土的干密度降低,而水泥土干密度基本不变;6次干湿循环后粉土碳化试样的无侧限抗压强度仍然能达到4 MPa以上,为水泥固化粉土强度的2倍,具有较好的抗干湿循环性能;经过6次干湿循环后,粉质黏土碳化试样的残余强度仅为35%,而水泥固化粉质黏土降到65%,表明固化粉质黏土的抗干湿循环性能均较差,且粉质黏土碳化试样的抗干湿循环能力不及水泥固化粉质黏土试样。通过X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)及压汞试验(MIP)测试表明干湿循环对粉土碳化试样的累计孔隙影响不大,因此粉土试样仍然具有比较大的密实度来保证试样强度;粉质黏土碳化试样因孔隙增加明显而变得疏松,因此强度显著降低。     

路邦土壤固化剂固化土的工程性质试验

采用的路邦EN-1型土壤固化剂是一种高分子化学土壤固化剂。它的固化原理是:与水稀释后,可与土壤中的矿物质及土壤颗粒发生溶解、结晶、吸收、扩散、再结晶的链式化学反应,从而将路基凝结成整体结实、持久的板体结构,显著降低路基弯沉,提高路基回弹模量,提高路基密实度,增强路基的承载能力,并显著改善路基的水稳性。通过试验,对土壤的干密度稍有提高;无侧限抗压强度及承载比(CBR)明显提高;不同龄期浸水的无侧限抗压强度随龄期增加而增加。     

Influence of applying overburden stress during curing on the unconfined compressive strength of cement-stabilized clay

In the case of cement-stabilized soils cured under the influence of overburden stress, it is necessary to consider two different timelines of cementation and consolidation, along which the structures of stabilized soils evolve. These two timelines are interrelated and ought not to be considered separately, especially in the early stage of curing when significant structural changes occur. In this study, the strength and deformation characteristics of cement-stabilized clay subjected to overburden stress during curing was investigated using an unconfined compression test apparatus. For this purpose, three types of specimens were prepared by stabilizing very soft clay with different amounts of cement. Overburden stress was applied for three different time durations during curing. In the series of unconfined compression tests conducted on the specimens with no overburden stress applied during curing, the axial stress initially increases rapidly, then was maintained before finally dropping. In the series of tests with overburden stress applied during curing, the axial stress continues to increase gradually before rapidly declining. The values of unconfined compressive strength are larger for the specimens subjected to overburden stress during curing. The values of the unconfined compressive strength also increase linearly as the duration of applied overburden stress increases. The increase in strength apparently occurs due to increasing dry density accompanied by a decrease in the water content due to the drainage of pore water during the application of overburden stress.