污泥固化土强度特性研究

为明确污泥固化处理后的强度变化特征,并从水分转化角度揭示其变化机理,对不同水泥添加量和不同养护龄期条件下污泥固化土的强度特性进行了室内试验研究。结果表明:(1)污泥固化土的无侧限抗压强度与水泥添加量呈线性正相关,固化系数k随着养护龄期的增加而增大。0~14 d,k由0.807 9增大到1.251 8,增长幅度较大,为54.94%;14~28 d,k由1.251 8增大到1.488 7,增长幅度明显减小,为18.92%。(2)无侧限抗压强度与养护龄期之间呈现良好的正相关性,二者拟合的相关系数在0.969 8~0.999 7之间。(3)水泥主要与污泥中结合势能较低的自由水发生水化反应,随着水泥添加量的增加,自由水百分量降低明显,下降幅度达到47.7%,结合水百分量降低缓慢,下降幅度仅9%;且水化反应在14 d内基本完成,14 d内水化反应消耗的自由水含量约为28 d内的80%。研究成果可为污泥固化土这种特殊性质土体的基本力学性质研究提供基础参数,为实际固化施工工艺的选择提供了参考。     

生态固化淤泥的力学特性及微观结构试验研究

河湖淤泥的再利用是水利行业的可持续发展的难题之一。通过在淤泥中加入水泥、偏高岭土、黄土及秸秆来制备一种在水下缓慢降解的生态固化淤泥,分析了水泥及偏高岭土的掺量对固化淤泥性能的影响,对比固化淤泥在空气中及水下2种环境下力学性能的变化趋势,并在此基础上利用扫描电子显微镜(SEM)分析偏高岭土在基体中增强力学性能的机理。研究结果表明:水泥与偏高岭土的掺入能有效提高生态固化淤泥的力学性能,其中当偏高岭土的掺量为12%时,固化淤泥在空气环境中的180 d龄期无侧限抗压强度达到最高581 kPa;在水中养护的时候,偏高岭土会加速固化淤泥的降解,56 d龄期后力学性能出现明显降低;从SEM结果可以看出,偏高岭土能够有效改善固化淤泥结构的密实度,从而提高固化淤泥的力学强度。     

干湿循环对固化污泥微观结构及强度的影响

为探索用作填埋场覆盖材料的固化污泥的干湿循环耐久性,开展了干湿循环条件下碱渣矿渣石灰固化污泥强度性质试验。结果表明:随着干湿循环次数的增加,水化反应持续进行,钙矾石、水铝钙石和水化硅酸钙等水化产物增多,试样孔隙体积减小,结构趋于密实;总体来看,固化污泥的无侧限抗压强度随着干湿循环次数的增加呈增大趋势,7次干湿循环后试样的强度为干湿循环前的1.16~1.45倍;从微观结构和无侧限抗压强度来看,碱渣矿渣石灰固化污泥具有良好的干湿耐久性。     

有机磷农药污染黄土的强度及微观特性研究

为研究农药污染土的力学特性,开展了有机磷农药(草甘膦、草铵膦)不同含量、压实度、含水率、养护龄期条件下黄土的无侧限抗压强度试验,并对试样进行了微观结构分析。结果表明：污染黄土无侧限抗压强度随农药含量的增加而减小,草甘膦与草铵膦两种农药影响效果相似。污染黄土无侧限抗压强度随压实度和养护龄期的增加而增大,随含水率的增加而减小且逐渐趋于平缓。通过微观结构分析发现,农药侵入土体并未改变土中的矿物成分,而是吸附于土中的黏粒矿物上,与矿物层间离子发生反应,从而降低了层间的支撑作用,使得土体颗粒更为破碎,土中大孔隙增多、颗粒排列更加分散导致了土体强度的降低。     

淤泥质土固化与强度特性试验研究

为了实现淤泥质土的大规模有效固化,解决水泥土早期强度低、淤泥质土易造成环境污染等问题,将水泥作为主固化剂,粉煤灰、聚羧酸高效减水剂(减水剂)、铝酸钙和钙基膨润土(膨润土)作为外掺剂固化淤泥质土。通过无侧限抗压强度、pH值、含水率以及电导率试验,探究固化土的特性变化规律,确定复合固化剂的最佳配比。结果表明,水泥、粉煤灰、减水剂、铝酸钙和膨润土掺量为22%(质量分数,下同)、5%、0.20%、2%、6%时,固化土固化效果达到最优。微观结构表明,复合固化剂的掺入有利于强度高、难溶、具有膨胀性的矿物晶体以及胶凝物质的生成,使得固化土的结构更加紧密、强度提高。     

纳米硅粉水泥固化土的工程特性试验研究

将具有优异性能的纳米硅粉作为外加剂应用于水泥固化土,基于室内试验结果。分析了纳米硅粉水泥固化土的无侧限抗压强度特性,给出了相应的预测公式;探讨了纳米硅粉水泥固化土的变形模量变化规律,并对应力应变关系进行了抛物线拟合分析,研究表明,掺加纳米硅粉不仅能提高水泥固化土的中后期强度,而且能大幅度提高其早期强度,纳米硅粉对水泥固化土的改性效果十分显著。     

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。     

水泥对淤泥质土固化效果的试验

为研究水泥对淤泥质土的固化效果,对不同水泥掺量和不同养护龄期(7d、14d、28d)的淤泥固化土无侧限抗压强度进行了试验。结果表明:淤泥固化土的无侧限抗压强度与水泥的掺量和养护龄期有关,随着水泥掺量的添加,土由塑性破坏转化为脆性破坏。     

工业废渣复合固化黄土强度特性及影响因素研究

工业废渣配合水泥用于土体固化能有效增加土体强度,提高废渣利用率,具有明显的经济效益和环保效益。将粉煤灰-脱硫石膏-水泥三元凝胶体系运用于黄土固化,使用CaOH₂和NaOH作为活性激发剂形成复合黄土固化剂,通过正交试验以无侧限抗压强度为标准判断固化剂各组分对强度的影响程度,并选取最优掺入比。使用最优掺入比研究了黄土含水率、水灰比和早强剂对复合固化黄土强度的影响,并与水泥黄土进行比较。结果表明:复合固化黄土中后期强度增长率高,90 d强度达到6.85 MPa,相当于20%水泥掺入比的水泥黄土90 d的强度;复合固化黄土的含水率在20%左右时各龄期强度最高。三乙醇胺和水玻璃可用作复合固化黄土早强剂。XRD衍射图谱和SEM微观结构印证了复合固化黄土固化原理和强度规律。     

改良盐渍土强度变形及其微观特性试验研究

盐渍土的盐胀溶陷等不良工程特性对交通基础设施建设及其安全运行有着极其不利影响。现以南疆地区路基氯盐渍土为研究对象,开展了不同龄期改良氯盐渍土2种试验方案的无侧限抗压强度试验及SEM-EDS试验,研究水玻璃、水泥、石灰、粉煤灰及纤维等多种材料联合改良盐渍土的机理及其微观特征。研究结果表明:以28 d抗压强度作为评价标准,方案1中最优组合为水泥8%+石灰12%+纤维0.2%+纤维长度18 mm+含盐量3%,适用于中盐渍土改良;方案2中最优组合为粉煤灰20%+石灰6%+纤维0.2%+纤维长度12 mm+含盐量1%,适用于弱盐渍土改良。2种方案改良盐渍土越过应力峰值后仍能保持较高的抗压强度值,改良盐渍土应力-应变曲线呈应变软化型,试样呈脆性破坏。根据微观结构及EDS分析,改良盐渍土的矿物颗粒相对较大,颗粒完整性较好,胶凝物由絮状水化硅酸钙和针状钙矾石构成,其微观结构较致密,颗粒间接触方式以面-面接触方式为主;相比方案2,方案1内部结构排列致密,内部完整性好,强度性能优越。该研究成果丰富了氯盐渍土改良技术,为盐渍土在路基处理中再循环利用提供了技术参考。     

外掺剂对冻融循环水泥土强度影响的试验研究

水泥土的缺点是抗冻性差,如何将其应用于季节性冻土区和多年冻土区一直是工程实践面临的一个重大课题。无侧限抗压强度是水泥土最基本、最重要的力学指标,通过室内试验,选择当地几种廉价的建筑材料与工业废料作为外掺剂,通过单掺和复掺试验,分析了这几种外掺剂对水泥土冻融循环前后无侧限抗压强度的影响及其促进作用。冻融循环试验结果表明：水泥土通过添加适量的外掺剂,能够达到提高水泥土强度和抗冻耐久性能的双重作用,并配制了一种以水泥土为主剂的性价比较高的复合水泥土,为外掺剂在寒区水泥土中的应用和工程设计提供理论和试验数据。     

石灰改性膨胀土强度的室内试验研究

研究了不同含水率、石灰掺量、干密度、龄期对改性中膨胀土承载力(CBR)值和无侧限抗压强度值的影响。结果表明:不同条件对CBR值和无侧限抗压强度值的影响基本相同;CBR值和无侧限抗压强度值随着石灰掺量、干密度、龄期的增加而增加;最佳石灰掺量为6%;最佳龄期控制在14 d;现场干密度控制在最大干密度;压实含水率按高于最优含水率的2%~3%来控制。     

水泥、沸石和TMT固化污染底泥的实验研究

为了更好地探明水泥、天然斜发沸石和TMT固化污染底泥的性能,以抗压强度、浸出液p H值、污染物浸出毒性为指标,探究了三者之间最优配比和最佳工艺条件。结果表明:当底泥:水泥∶沸石∶TMT质量比为1∶0.42∶0.18∶0.04时达到最优配比,其7、14和28 d无侧限抗压强度达到了3.07、3.92和6.06 MPa,浸出液p H进一步降低,重金属和CODCr浸出量分别减少90%和50%以上。其7 d抗压强度满足相应行业标准,污染物浸出毒性符合城镇污水处理厂污染物三级排放标准,为底泥资源化实际应用提供了研究基础。     

营养液浓度和微生物活性对MICP固化淤泥质土强度的影响

用微生物成因碳酸钙良好胶结能力来改善砂土性质得到了越来越多的关注,由于淤泥质土特殊的化学组成及工程性质,对于微生物法用于淤泥质土的固化人们还知之甚少。本文基于MICP技术,考虑不同营养液浓度、不同微生物浓度和脲酶活性等多种工况,对低渗透性的固化淤泥质土开展了系统的抗剪强度分析,深入探讨了微生物固化淤泥质土的抗剪强度影响因素。结果表明：选用高酶活微生物来固化淤泥质土,固化后抗剪强度有明显提高,与未固化淤泥质土相比,内摩擦角提高3.96~5.52倍,抗剪强度在养护初期就有较快提高;随着营养液浓度不断增加,内摩擦角表现为先增大后减小,最大可达28.10°;采用拌合法更适用于MICP固化淤泥质土。     

碾压混凝土的强度研究

本文对碾压混凝土的强度进行了深入研究,提出碾压混凝土的抗压强度与水灰比和粉煤灰掺量的相关关系及抗拉强度与抗压强度的相关关系,为碾压混凝土的理论设计和工程实践提供理论指导和技术支持。     

考虑初始含水率与养护龄期影响固化软土的强度和流动特性研究

通过开展一系列水泥固化土的无侧限抗压试验和流动度试验,探讨初始含水率与养护龄期对水泥固化土的强度与流动性的影响规律与作用机理.结果表明:水泥固化土的应力应变关系呈现应变软化特性,固化土的强度随着含水率的增加而减少,随着养护龄期的增加而增大.固化土的流动值随着初始含水率的增大而增加,整体表现为低流动性.     

基于微结构指标响应曲面法的固化盐渍土力学特性分析

固化土力学强度指标与固化土结构变化的关系是盐渍土特性研究中的重要问题。选取颗粒粒度分维D_(ps)、颗粒定向分维D_(di)、等效直径D_e为试验因素,利用响应曲面法进行试验。响应曲面模型可以对固化土的力学性能指标进行分析和预测,利用该模型研究石灰固化盐渍土的力学强度指标与最优微结构参数之间的关系,并进行了验证。结果表明,固化土微结构最优指标是粒度分维D_(ps)为0.8、颗粒定向分维D_(di)为0.93、等效直径D_e为1.75时,固化土无侧限抗压强度q达到1.636 MPa,与实测值仅相差0.038 MPa;黏聚力c为456.7 k Pa,与实测值完全一致;内摩擦角为39.6°,与实测值仅相差0.2°。该模型为探讨各类固化盐渍土物理化学指标、各掺加料比例及固化土微结构之间相互关系提供了借鉴和依据。     

纳米氧化镁改性黏土强度特性试验

为了研究纳米氧化镁对黏性土强度的影响情况,将纳米氧化镁均匀地掺入到黏性土中进行直接剪切试验,并通过扫描电镜试验对剪切面上的微观颗粒进行观察。在含水率分别为10%,16%和22%的情况下,将纳米氧化镁按照0,2%,4%和6%的掺量（质量分数）加入到黏性土试样中进行试验。直剪试验结果表明:当含水率相同时,随纳米氧化镁掺量的增加,纳米氧化镁改性黏土的黏聚力逐渐增大,但是掺量对改性土内摩擦角的影响并不明显;当纳米氧化镁掺量相同时,随含水率增加,改性土的黏聚力呈现出先增后减的趋势,而内摩擦角则逐渐减小。扫描电镜试验结果表明:纳米氧化镁的掺入会降低土体孔隙比,增强颗粒间胶结作用,从而达到改变黏性土剪切强度的目的。