南沙港淤泥固化前后物理力学性能和微观结构变化

为找出广州南沙港某油罐仓储区工程淤泥加固时固化剂的最优配比,取该工程区典型淤泥,以水泥、石灰、石膏、水玻璃和减水剂作为固化剂,对淤泥进行加固试验研究,以无侧限抗压强度来检验加固效果,找到最佳的固化剂掺量,并进行固化淤泥与原状淤泥力学性能和微观结构变化的对比研究。试验结果表明,水泥、减水剂、水玻璃、石膏和石灰掺量分别为20%,1.5%,10%,6%和16%时淤泥的固化效果最佳;影响固化土强度的5个因素中,水泥掺量影响最大,石膏掺量影响最小。相比原状土样,最优配比固化淤泥试样的渗透系数和孔隙率分别减小81.0%和59.8%,三轴不固结不排水试验的黏聚力和内摩擦角分别是原状土样的3.8和4.9倍,固化淤泥的物理力学性能得到明显改善。     

固化淤泥土压缩特性分析

为研究固化剂种类与掺量对海相沉积淤泥固化效果的影响,以唐山南堡典型滨海沉积淤泥为研究对象,通过单掺固化压缩试验,结合粉煤灰废物利用问题,分析了水泥、生石灰及粉煤灰等不同固化剂及掺量对该淤泥固化后压缩特性的影响。结果显示:该淤泥在未固化前为高压缩性土,而在添加一定掺比的水泥、生石灰和粉煤灰并进行7d龄期养护后,淤泥试样的压缩特性均有所改良,其中20%水泥掺比的试样效果最优,且改性为中压缩性土,说明高掺比水泥可在短期内明显改善其压缩特性。单掺生石灰固化时,可通过适当延长闷料时间以增强固化效果。粉煤灰虽固化效果稍差,但具有低耗环保的优势,在实际应用中可综合考虑。该成果可为海相淤泥的固化及工程应用提供一定参考。     

碱矿渣粉固化沙漠土力学性能及耐久性能研究

结合新疆古尔班通古特沙漠环境特性,通过固化沙漠土击实试验、干湿循环试验以及冻融循环试验,研究其力学性能和耐久性能。结果表明:固化沙漠土最优碱矿渣粉固化剂掺量为14%,最优含水率为10%,此时最大密度为2.09 g/cm~3,28 d抗压强度为6.34 MPa。固化沙漠土28 d无侧限抗压强度随干湿循环次数的增多而增大,干湿循环9次时强度最大(8.67 MPa),比标准试样减小27.9%,之后无侧限抗压强度逐渐降低。固化沙漠土无侧限抗压强度随冻融循环次数的增加而增大,当冻融循环5次后增幅趋于平缓,冻融循环7次后强度随龄期的增大逐渐减小,9次冻融循环后的强度为7.8 MPa(标准养护试样的80.4%)。     

淤泥固化技术在深厚淤泥地基处理中的应用

依托于浙江省某围垦工程海堤淤泥地基土固化案例,对淤泥固化技术中固化剂成分配比、固化剂掺量以及施工中的关键技术参数等进行了分析总结。分别基于现场正交试验和室内平行试验研究,对固化剂中主要配方,如水泥、粉煤灰、石膏、石灰、减水剂以及三乙醇胺等掺量进行了试验研究,绘制了各配方掺量(质量比)与淤泥固化土无侧限抗压强度之间的敏感关系曲线。认为水泥、粉煤灰两种胶凝材料的掺量与固化土无侧限抗压强度之间呈正相关关系,而石膏、石灰和减水剂等掺量存在最优掺量值。根据试验成果,确定依托工程中固化剂掺量为15%,并合理控制各配方掺量比,以充分发挥固化土强度。通过对28 d龄期固化土钻芯取样分析,认为固化土28 d无侧限抗压强度不小于1. 0 MPa,满足设计要求。     

干湿循环与固化剂耦合影响下的黄土强度与持水供水特性研究

文章通过对不同干湿循环次数、固化剂掺量条件下的固化黄土进行直剪、离心试验，测量了固化黄土的抗剪强度指标及持水性指标，基于试验数据分析了抗剪强度指标、持水性、供水能力同干湿循环次数与固化剂掺量间的关系。分析表明:（1）黄土的抗剪强度指标随着固化剂掺量的增加不断增大，随着干湿循环次数的增加不断减小；（2）随着固化剂的掺量增加，重塑黄土的持水能力逐渐降低，随着干湿循环次数增加，持水能力逐渐增强；（3）干湿循环会提高黄土的供水能力，固化剂的加入会降低黄土的供水能力；（4）文中试验所用固化剂固化黄土的最经济掺量为 0．1％，超过该掺量后，单位固化剂掺量对黄土的加固效果减弱。     

生活垃圾焚烧底灰在疏浚淤泥固化中的应用

针对生活垃圾焚烧底灰和疏浚淤泥处置难的问题,提出将焚烧底灰作为骨架材料与疏浚淤泥混合固化的处理技术。分别以石灰、石膏、水泥为固化剂开展淤泥—焚烧底灰混合固化试验,通过无侧限抗压强度及耐水性测试,研究各固化剂的固化效果。结果发现:焚烧底灰对淤泥固化具有良好的促进作用;水泥的固化效果最好,掺量仅为4%的固化土7 d无侧限抗压强度可达到400 k Pa,且耐水性较好,满足填土要求,具有推广价值。     

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。     

激发性地聚物生态固化剂的应用及材料成本分析

【目的】为了在滨海滩涂区修筑临时的施工便道,供渣土车正常运营,依托温州市瓯江口滨海滩涂区道路路基加固项目,探究一种强度高、抗硫酸盐侵蚀、成本低的固化剂。【方法】通过室内对淤泥的固化试验和浸泡试验,研究石灰、水泥和激发性地聚物对滨海淤泥的固化效果,并将激发性地聚物固化剂用于现场淤泥的原位就地固化。【结果】室内试验结果表明：激发性地聚物对淤泥展现出最佳的固化效果,当固化剂掺量为8%、养护龄期为28 d时,固化淤泥的无侧限抗压强度可达2 321 kPa。浸泡试验结果表明：激发性地聚物固化剂对硫酸根离子有较好的抵抗效果,在试验条件下,试样未出现膨胀、开裂、剥落现象,且试样的强度损失较少,试样浸泡海水后与标养试样强度比值为95.2%。【结论】在滩涂区临时便道的就地固化工程中,激发性地聚物固化剂对现场淤泥固化后,土体地基承载力特征值可达661 kPa,满足道路设计要求。激发性地聚物固化淤泥的比强度为5.1 kPa/元,材料的“性价比”要高于石灰和水泥。     

粉煤灰和矿渣含量对河道疏浚淤泥固化特性影响研究

为了解决河道淤泥存积,防止污染环境,需将河道淤泥进行脱水固化。通过对比试验,研究粉煤灰和矿渣含量对河道疏浚淤泥固化特性的影响。结果表明,固化剂的加入改变了颗粒度级配,增加固化污泥颗粒的尺寸,提高了固化污泥的承载能力;对比各试验组的固化效果,确认采用6.5%的粉煤灰和1.8%的矿渣固化剂,对提高污泥的抗剪强度效果最优。研究结果可为河道治理提供参考。     

CHF固化剂对水泥土性能影响的试验分析

采用CHF高分子复合离子土壤固化剂,进行了一系列的固化土对比试验,分析了水泥掺量、固化剂掺量、成型压力对固化土无侧限抗压强度及抗渗性能的影响。结果:固化剂掺量0.02%,水泥掺量为8%的固化土能满足渠道工程的要求,且较为经济。     

海相沉积淤泥复合固化强度的试验研究

针对现有淤泥固化试验采用的固化剂相对单一的问题,为了系统研究多材料固化滨海沉积淤泥强度特性,以唐山南堡典型滨海沉积淤泥为研究对象,通过对比单掺、双掺及三掺等固化剪切强度,结合粉煤灰废物利用问题,系统研究了水泥、生石灰及粉煤灰等不同固化剂组合对滨海相沉积淤泥固化强度的影响。结果表明:不同固化剂对滨海相沉积淤泥抗剪强度影响的差异较为明显,抗剪强度基本随掺加固化剂的种类增加而增加,掺加6%生石灰、10%水泥和6%粉煤灰28 d龄期的固化淤泥抗剪强度最高,其黏聚力为238.4 kPa、内摩擦角为32.94°;抗剪强度指标的提高随龄期的变化存在差异,即淤泥单掺生石灰抗剪强度指标的提高主要在养护后期,施工中可适当增加闷料时间以使生石灰和淤泥颗粒反应充分;采用水泥来固化淤泥可在短期内明显提高强度,在高含水率的淤泥材料施工中有更好的工程效果;固化剂掺量相同情况下,抗剪强度随着龄期增长而增加。研究成果对滨海沉积淤泥的固化和工程应用具有参考价值。     

水泥固化东湖淤泥的工程性质试验研究

利用将水泥、化学固化剂和机械力脱水三种方法相结合的方式对东湖淤泥进行固化处理,通过界限含水率、强度试验(包括CBR和直剪试验)以及渗透试验研究了在使用水泥固化过程中水泥掺量、养护龄期以及压实度对固化土工程性质的影响。结果发现:仅使用化学固化剂和机械脱水固化处理后的淤泥属于高液限粉土,CBR强度低,不能满足路基填料的要求。使用水泥能够有效提高一次改性固化土的CBR强度和直剪黏聚力,养护龄期对CBR强度影响很小,而水泥掺量、养护龄期和压实度对内摩擦角的影响均不大。此外,在水泥掺量从0%增大到8%的过程中,渗透系数呈现出先增大后减小的趋势,在水泥掺量为2%时达到最大值。综合分析,在水泥二次改性过程中,为符合路基填筑要求,水泥掺量宜为8%,压实度宜大于92%。     

基于骨架基体结构的固化土试验与机理研究分析

针对目前淤泥固化土存在稳定性差、遇水易软化、低掺量固化剂的强度贡献率低等问题，提出以水泥、石灰、硅酸钠和硫酸钙等材料作为复合固化剂，同时引入不同粒径、不同掺量普通砂作为骨架基体材料，改良固化土的整体结构，提高固化效果，试验以液塑限、颗分、强度和微观等为判别指标，探索引入骨架结构对固化土的微观机理。试验结果表明：骨架基体材料的引入，改善了疏浚淤泥的颗粒级配，形成了“粒状-镶嵌-胶结”结构，使得固化土强度增长明显，其强度与骨架基体粒径、掺量成正相关，而液塑限、塑性指数与粒径、掺量成反比关系，总体上骨架基体材料对固化土改善效果明显，对疏浚淤泥固化改良在工程中的应用具有指导意义。     

固化疏浚土宏-微观力学特性室内试验研究

以上海某沿海港域吹填场地的砂土和黏土为试验土料,通过掺入自制固化剂和WK-G1型固化剂在室内制备固化疏浚土试样,采用土力学直剪和压缩试验方法,着重分析了固化剂掺量和养护龄期对固化疏浚土试样抗剪强度与压缩变形特性的影响。此外,利用扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)从微观层面分析了固化疏浚土试样的结构特征,采用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件和自编MatLab程序,提取和分析与颗粒、孔隙及颗粒表面起伏相关的微观结构分维数,基于分形理论,探讨了固化过程中试样微观结构变化与宏观强度及变形特性的宏微观关联。试验结果表明:无论砂土还是黏土,试样压缩模量和抗剪强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加呈现出非线性增长规律,在微观机制上,试样压缩模量和抗剪强度的提升与颗粒平均面积与平均半径的增加密切相关。     

水泥固化淤泥无侧限抗压强度试验研究

为研究初始含水率和水泥掺量对水泥固化淤泥无侧限抗压强度的影响,对龄期为28天,初始含水率为100%、150%和200%,水泥掺量为2%、3%、4%、5%和6%共15组水泥固化淤泥试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,随初始含水率增大,单位体积水化产物减少,难以形成整体强度,水泥固化淤泥无侧限抗压强度降低;随水泥掺量增大,水泥水化物胶结填充淤泥土颗粒作用越明显,水泥固化淤泥无侧限抗压强度增大。     

航道疏浚淤泥管中固化处理试验研究

基于管中气动输送固化土技术,研制了一套柱塞式管中混合固化试验系统,开展固化剂配制、管道方案设计和试验研究。以水泥、粉煤灰和生石灰作为三掺固化剂配料,水泥用量在3%~5%,可降低成本,提高固化效果。柱塞式管中固化系统以疏浚泥含水率调整装置、压缩空气输入和固化剂注入装置为主要组成部分。在固化剂注入处将输泥管直径扩大1倍作为混合区,根据CFD数值仿真确定混合区的长径比为5.8∶1。通过调整三部分的输入压力,可获得较好的混合效果,有效通过输泥管道输送固化土。该试验系统适合于大体积量固化土制备、输送和高效的处理,可为我国疏浚淤泥的处理提供参考。     

疏浚淤泥与焚烧底灰混合固化方法的试验研究

针对疏浚泥黏粒含量多、含水率高、强度低等特性,利用生活垃圾焚烧底灰的骨架作用、吸水性能及火山灰活性将其掺加到疏浚淤泥中,以水泥为固化剂,开展固化试验研究。首先对焚烧底灰和疏浚淤泥的理化特性进行了测试和研究,分析了焚烧底灰掺量对疏浚淤泥颗粒级配的改善效果及减水效果。通过不同焚烧底灰掺量的混合料的击实试验及直剪实验,确定了焚烧底灰与疏浚淤泥的最佳配合比为3∶7,此时混合料击实密度最大,减容效果最好。对不同初始含水率的疏浚淤泥采用不同掺量的水泥开展固化配方试验,测试了7~28 d龄期的固化淤泥的抗压强度。测试结果表明:对于初始含水率50%~70%的疏浚淤泥,4%水泥掺量及30%焚烧底灰掺量的固化淤泥抗压强度大于无侧限抗压强度,满足填土材料的强度要求。以水泥为固化剂的焚烧底灰和疏浚泥混合固化技术具有较好的技术和经济可行性,有望应用于工程实践。     

水泥-水玻璃固化东湖淤泥的室内试验研究

为了探究处理武汉城中湖大量淤泥的方法,采用水泥与水玻璃(硅酸钠的水溶液)作为固化剂,从硅酸钠掺入比、水泥掺入比、龄期和应力-应变关系入手,对100多组具有不同水泥掺入比、硅酸钠掺入比的淤泥固化土试样进行了室内无侧限抗压强度试验。结果表明：硅酸钠对增强淤泥固化土的强度作用明显,最高可以达到同等条件下未掺硅酸钠时的3.6倍,水泥掺入比一定时,存在最佳硅酸钠掺入比;硅酸钠掺入比一定时,淤泥固化土强度随水泥掺入比的增大而增大;淤泥固化土强度与龄期呈近似线性关系;固化土的应力-应变曲线呈应变软化型,具有明显的应力峰值点,表现为脆性破坏。     

固化海相土抗拉强度特性研究

试验分析了固化剂掺量、养护龄期和含水率对固化海相软土的抗拉强度影响规律。结果表明，水泥和石灰混掺的固化效果明显优于水泥和粉煤灰混掺。水泥+石灰混掺的固化土各龄期抗拉强度均比水泥+粉煤灰的高，前者是后者的1.3～2.9倍。海相软土的初始含水率为60%时，28 d固化土抗拉强度较7 d龄期提升了14%～27%。初始含水率增至80%后，28 d固化土抗拉强度较7 d龄期提升了120%～170%。相同固化剂掺量下，海相软土的初始含水率对固化土抗拉强度影响显著。固化土无侧限抗压强度和抗拉强度呈正相关，水泥+石灰混掺固化土的28 d龄期抗拉强度是其无侧限抗压强度的9%～16%。指出影响固化海相软土抗拉强度的因素依次为初始含水率、养护龄期、固化剂掺量。固化剂掺量中水泥掺量的影响最大，粉煤灰掺量次之，石灰掺量影响最小。实际工程中，降低土体初始含水率，保证充足的养护时间以及选择合适的固化剂掺量能提高固化土的抗拉强度。     

固化剂固化疏浚土的渗透性与微观机理研究

用水泥和石灰等胶结剂及激发剂构成的固化剂对上海市横沙岛东滩的疏浚土进行改良,在不同养护龄期和固化剂掺量的条件下,用自配固化剂对岛区疏浚土进行了渗透试验。分析了固化疏浚土的渗透系数与固化剂掺量、养护龄期之间的关系, 得到了疏浚土渗透系数在不同固化剂掺入比和龄期下的变化规律。结果表明:固化疏浚土的渗透系数随固化剂掺量和龄期的增加而明显变小,但在同一龄期下,当固化剂掺量继续增加时,其渗透系数变化不大。并利用电镜扫描(SEM)对不同固化剂掺量和不同龄期下的固化疏浚土的微观结构进行观测,获得了疏浚土固化前后的微观结构SEM图,结合SEM图对疏浚土固化前后的微观结构变化做了定性的对比和分析,从固化疏浚土微观结构中发现固化疏浚土中含有水化硅酸钙(C-S-H)、氢氧化钙晶体、无定形文石、钙矾石等能够填充孔隙的胶结物,并从微观上解释了固化剂固化疏浚土的固化机理。