基于PPR全固废胶凝砂砾石筑坝材料抗压强度计算模型

为实现全固废材料在胶凝砂砾石坝中的资源利用,选用电石渣、脱硫石膏和矿渣组成一种全固废胶凝砂砾石筑坝材料,对其28 d抗压强度进行试验研究。采用投影寻踪回归(PPR)对试验数据进行分析,建立28d抗压强度PPR计算模型,验证了模型的精度和稳定性,最后采用该模型进行仿真计算,探索各影响因素与抗压强度的关系。研究结果表明:该PPR计算模型具有较高精度和较好的稳定性;各影响因子对抗压强度贡献权重系数按大小排序为矿渣掺量、脱硫石膏掺量、电石渣掺量;仿真计算结果定量描述了各影响因素与全固废胶凝砂砾石筑坝材料抗压强度间的关系,可为全固废胶凝砂砾石筑坝材料的力学性能研究提供参考。     

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。     

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。     

水泥固化镍污染土的强度和微观结构特性研究

通过室内无侧限抗压强度试验和扫描电镜技术,对水泥固化稳定后的重金属镍污染土的强度特性和微观结构进行了研究。分析了不同镍离子浓度、水泥掺入量和龄期对水泥固化土强度特性的影响以及不同镍离子浓度水泥土微观结构的差异。研究结果表明：水泥固化镍污染土的强度随着龄期以及水泥掺入量的增长而提高,不同龄期的强度间大致呈线性关系。同时,分析了水泥固化镍污染土变形指标破坏应变以及E50的变化规律。随着镍离子浓度的增加,破坏应变增大,E50降低。得到了破坏应变、E50和无侧限抗压强度之间的相关关系。     

胶凝材料对胶凝砂砾石材料抗压强度的影响

针对胶凝砂砾石材料水泥用量少、粉煤灰掺量多的特点,研究低水泥用量和粉煤灰掺量对材料前期、后期强度的影响规律。通过对不同水泥用量、粉煤灰掺量和不同龄期的胶凝砂砾石材料进行试验研究,得到不同胶凝材料用量下的强度区间,以及粉煤灰的最优掺量和粉煤灰掺量对材料后期强度的影响规律等。水泥用量每增加10 kg/m3,材料抗压强度可提高15%~20%。粉煤灰掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的50%为最优掺量,此时强度出现峰值;掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的40%左右为经济掺量,即掺入粉煤灰提高材料强度的效率最高。在胶凝砂砾石材料中,粉煤灰掺量的增加对其抗压强度有提高作用,其中对前期(28 d)强度影响较小;粉煤灰用量每增加10 kg/m3,后期(90 d)强度提高幅度为5%~18%,其影响随着砂率的增大而减小。     

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。     

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。     

冻融循环对固化淤泥土力学性质的影响

为研究固化淤泥土经过冻融循环后的力学性质变化及其劣化机理,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、固结试验等土力学试验对其形变特征、内摩擦角、黏聚力以及压缩特性的变化进行分析。结果表明:固化淤泥土随着冻融循环次数的增加,其无侧限抗压强度、内摩擦角、黏聚力以及压缩屈服压力等重要力学指标均出现减小的现象;6次冻融循环后,固化淤泥土达到承受极限,在此之后试样的各项力学指标将发生突变,破坏类型变为脆性破坏。研究成果可为固化淤泥土冻融循环劣化防治措施的制定提供科学的思路。     

养护温度对氧化镁水泥砂浆抗压强度的影响研究

文中通过对不同水灰比、不同养护温度及龄期、不同MgO掺量的水泥砂浆进行抗压强度试验,并辅以SEM,XRD和MIP微观分析,研究了养护温度对氧化镁水泥砂浆的抗压强度的影响。结果表明:提高养护温度可以提高MgO水泥砂浆的力学性能,但养护温度不宜超过50℃,养护温度超过50℃反而会降低MgO的力学性能;MgO的掺入可以优化浆体内部孔隙结构,减少有害孔,降低孔隙率,但最优掺量与养护温度密切相关,养护温度越高对应的最优MgO含量越小。     

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。     

非饱和氯盐渍土抗剪强度特性试验研究

为研究非饱和氯盐渍土的抗剪强度特性,给工程应用提供理论基础,采用人工配置氯盐渍土,进行了室内三轴剪切试验。在定性分析的基础上,定量分析了非饱和氯盐渍土抗剪强度及其指标与含盐量的相互关系。结果表明：试验条件下存在临界含盐量9%,当含盐量小于9%时,非饱和氯盐渍土的抗剪强度及其指标随着含盐量的增加而减小;当含盐量大于9%时,抗剪强度及其指标随着含盐量的增加而增加。     

水泥-粉煤灰-脱硫石膏固化铅污染土强度特性及预测方法

为了研究复合水泥材料固化铅污染土的强度特性,采用水泥、粉煤灰与脱硫石膏混合形成的固化剂(CFG)对铅污染土进行固化处理,基于正交试验的方法进行无侧限抗压强度测试,研究铅离子浓度与CFG掺量对土体强度特性的影响规律。结果表明:固化土的抗压强度随CFG掺量增加而增大,随铅离子浓度增加而降低;养护7 d前铅离子浓度和固化剂掺量对土体抗压强度的影响,前者大于后者,而7 d后后者大于前者;在3,7 d时2种因素对于土体的强度的影响均较小,在14 d时该影响大幅提升,到28 d时影响特别显著。结合试验成果,提出了基于养护龄期和CFG掺量的强度预测公式,研究成果可供从事铅污染土修复工作的科研人员参考。     

黏粒含量对花岗岩残积土渗透与强度特性的影响

花岗岩残积土由于强度较高,常常用于高速公路路基的填方,但花岗岩残积土具有较强的渗透性,抗冲刷能力较差,在多雨季节施工,雨水冲刷会对填方质量产生较大的影响。通过对不同红黏土掺量的花岗岩残积土进行渗透试验和无侧限抗压强度试验,研究红黏土掺量对花岗岩残积土的渗透系数和无侧限抗压强度的影响趋势;在室内试验的基础上选取具体工程进行填方对比试验。研究结果认为:花岗岩残积土的渗透系数随着红黏土掺量的增加而减小;无侧限抗压强度随着红黏土掺量的增加而增大;花岗岩残积土中红黏土的最优掺量是40%,具体工程中采取2车花岗岩残积土加1车红黏土的“3+2”混合填料法能达到较好的填方效果。研究结果为花岗岩残积土地区工程建设的基础材料填筑与加固提供参考。     

冻融循环对风化砂改良膨胀土无侧限抗压强度影响研究

研究了风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度与风化砂掺量、冻融循环次数之间的定性和定量关系。在膨胀土中分别掺入0,10%,20%,30%,40%,50%的风化砂,在经过0,1,3,6,9,12次冻融循环后,在万能试验机上进行无侧限抗压强度测试。试验结果表明在同一冻融循环次数下,风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度随掺砂比例的增大总体呈现先增大后减小的趋势,当掺砂比例为10%时,风化砂改良膨胀土试样的无侧限抗压强度最大;在同一掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度随冻融循环次数的增大而减小,其降低的幅度随冻融循环次数的增大也呈减小的趋势;对试验数据进行回归分析,建立无侧限抗压强度与冻融循环次数之间的数学模型,二者之间表现出良好的自然对数关系,且无侧限抗压强度与冻融循环次数的自然对数呈线性负相关关系。     

冻融循环下废旧轮胎颗粒改性膨胀土无侧限抗压强度试验

为了研究膨胀土的无侧限抗压强度与橡胶颗粒含量、冻融循环次数之间的关系,在控制含水率一定的条件下,对经历冻融循环的废旧轮胎颗粒改性膨胀土试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明在膨胀土中加入橡胶颗粒可在一定程度上提高膨胀土的无侧限抗压强度,并能降低其刚性;在同一冻融循环次数下,改性膨胀土的无侧限抗压强度随着橡胶颗粒含量的增大呈现先增大后减小的趋势,当橡胶颗粒含量为3%时,橡胶颗粒改性膨胀土的无侧限抗压强度最大;在同一橡胶颗粒含量下,改性膨胀土的无侧限抗压强度以及单次冻融循环对试样强度削弱作用均随冻融循环次数的增加而减小;当含水率为20%时,冻融循环条件下,改性膨胀土试样的尺寸变化率随橡胶颗粒含量的增大总体呈增大趋势;橡胶颗粒含量较低情况下(≤7%),膨胀土尺寸变化规律为“冻缩融胀”;橡胶颗粒含量较高情况下(9%),膨胀土尺寸变化规律为“冻胀融缩”。     

麦秸秆加筋土的轻型击实试验与击实土的抗压性能

以防腐处理后的麦秸秆加筋盐渍土,解决土的盐胀、溶陷和吸湿软化所引起的低强度和大变形问题。盐渍土、麦秸秆加筋盐渍土的轻型击实试验和击实加筋土的抗压强度试验结果表明：①随加筋长度和加筋率的增加,最优含水率变化较小,最大干密度有所降低;②加筋麦秸秆使土的抗压强度和抗变形能力提高, 30 mm和0.25%为直径102 mm试样的适宜加筋长度和加筋率;③与盐渍土一样,低于最优含水率,加筋土的应力应变曲线显示为应变软化;高于最优含水率,表现为应变硬化;④应变较小时,应力应变曲线相互靠近;随应变的增加,曲线的间距逐渐增大。这表明,只有在发生较大应变时,加筋作用才能发挥出来。麦秸秆加筋盐渍土的轻型击实性能较好;加筋麦秸秆提高了盐渍土的抗压强度和抗变形能力。