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。     

磷酸镁水泥固化铜污染土的冻融稳定性研究

为研究重金属污染土的固化强度和长期稳定性,以磷酸镁水泥固化铜污染土为研究对象,进行基于冻融循环次数、磷酸镁水泥掺量、铜离子浓度等因素的强度和扫描电镜试验,给出冻融循环作用下固化铜污染土的无侧限抗压强度特征以及微观机制。研究表明:随着冻融循环次数增多、铜离子浓度的提高及磷酸镁水泥掺量的减少,固化土的无侧限抗压强度逐渐降低。3和12次冻融循环下固化污染土的无侧限抗压强度降低率最小,无侧限抗压强度降低率在冻融循环次数为6～9次时达到峰值。磷酸镁水泥固化低浓度重金属铜污染土的抗冻稳定效果显著,随金属离子浓度的增加固化土的冻融稳定性能降低。基于扫描电镜试验得到固化污染土的微观孔隙结构,当铜离子浓度0.5%且冻融6次时,磷酸镁水泥掺量从5%到20%,微观统计孔隙所占百分比减小17.43%,验证了强度变化机制。研究成果为我国冻土地区的重金属污染场地固化处理的长期稳定性评价提供参考,具有理论指导意义和工程应用价值。     

碱渣固化锌污染土的工程性质试验研究

采用无侧限抗压试验、淋滤试验等方法,对碱渣固化锌污染土的工程性质、淋滤特性进行了研究。通过试验研究得到以下结论:无侧限抗压强度随着锌离子浓度的增加呈下降趋势;无侧限抗压强度随着碱渣掺量的增加先增大后减小,在碱渣掺量为30%时得到最大值。     

水泥固化锌污染黏土的压缩特性试验研究

通过压缩试验对不同水泥掺量、不同锌离子浓度的水泥固化污染土的压缩特性进行研究,分析水泥固化锌污染土的固结屈服应力py'、压缩指数Cc与水泥掺量和锌离子浓度的关系;引入评价天然重塑黏土固有压缩特性的孔隙指数Iv,对压缩试验结果进行正规化处理,进一步探讨不同水泥掺量下不同锌离子浓度污染土的压缩特性。结果表明,锌离子浓度对于水泥固化污染土的压缩特性和结构性具有显著影响。锌离子浓度越高,水泥固化锌污染土的结构性越差,固结屈服应力py'和压缩指数Cc越低。     

水泥固化重金属铅污染土的强度特性研究

污染场地中开挖出来的污染土利用水泥固化处理（S/S法）后,其污染物质的淋滤特性和土体的强度得到改善,可用于场地的回填和堤坝的填筑等。针对该项技术,对水泥固化稳定后的重金属铅污染土的强度特性进行了研究。试验所用的铅污染土通过将硝酸铅溶液加入干土中人工制备而成,并考虑了不同铅离子含量和水泥掺量对水泥固化污染土强度特性的影响。试验结果表明：水泥固化污染土的无侧限抗压强度随着水泥掺量以及龄期的增长而提高;与常规水泥土（不含重金属污染物）强度相比,污染土中铅离子含量较低时,强度略有提高,铅离子含量较高时,强度显著降低;不同铅含量水泥土试样的应力应变关系均表现为强度越高,破坏应变越小;试样28 d龄期的变形模量与强度呈较好的线性对应关系。     

土样pH值对固化土抗压强度增长的影响研究

使用化学试剂改变土样的pH值,不同pH值的土样在等量水泥作用下,固化土抗压强度存在显著的差异。为解释上述试验现象,测定了相应固化土孔隙液中主要离子的浓度,并进行热力学计算。结果表明:在相同的水泥掺量作用下,pH值较低的土样形成的固化土孔隙液中Ca(OH)2不饱和,随土样PH值的增加,固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度增加,水泥水化生成的胶凝性水化物的量也相应地增多,固化土抗压强度增量也随之提高;当固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度由不饱和逐渐变为饱和后,固化土中胶凝性水化物能充分生成,固化土抗压强度达到最大值,且随土样pH值的增加固化土抗压强度基本保持恒定。     

稻壳灰-水泥固化镉污染土性能及影响机制

为实现污染土和稻壳灰资源化利用,解决水泥固化材料高排放问题,采用稻壳灰-水泥为固化剂对重金属镉污染土进行固化处理。开展不同养护龄期、固化剂类型及镉含量下固化镉污染土无侧限抗压强度、毒性浸出、X射线衍射及扫描电镜试验,通过分析抗压强度、浸出质量浓度、破坏形态、微观形貌及矿物组成等宏微观特性,揭示稻壳灰-水泥固化镉污染土微观作用机制。结果表明：稻壳灰可以加速水泥水化过程,提高固化土无侧限抗压强度,低水泥掺量时加入5%～10%稻壳灰改善效果较优;固化土强度随镉含量增加而先升后降,存在临界值100～400 mg/kg;稻壳灰掺入后,土体脆性破坏特征减弱,镉污染下土体裂纹较多且破坏面不规则;固化土浸出质量浓度随龄期增加而降低,在镉含量为100 mg/kg时满足标准限值,稻壳灰部分替代水泥后浸出质量浓度相差不大;稻壳灰-水泥主要以水化硅铝酸钙聚合物凝胶（C-A-S-H）和钙矾石（AFt）共同支撑土体孔隙,不断团聚、胶结形成空间网状结构,形成骨架结构并吸附镉离子。     

水泥固化法处理重金属污染土的强度特性研究

通过室内无侧限抗压强度试验,对水泥固化稳定后的重金属镍污染土的强度特性进行了研究,并对不同镍离子浓度、水泥掺入量和龄期对水泥固化土强度特性的影响进行了分析,对比分析了不同重金属离子对水泥固化土强度特性的影响,最终得到了水泥固化土强度预测公式。     

聚丙烯纤维与水泥固化广州南沙软土的试验研究

为了改善水泥固化软土存在的不足,采用聚丙烯纤维-水泥对广州南沙软土进行固化,分析探讨了纤维水泥固化土的受压破坏方式以及纤维掺量、纤维长度、水泥掺量、龄期对纤维水泥固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:在水泥土中掺入纤维能在一定程度上提高其无侧限抗压强度,且在一定范围内,无侧限抗压强度随纤维掺量和纤维长度的增加而增大;纤维水泥土中水泥的最优掺量为12%;纤维水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大,并且早期强度增长较快,后期增长较慢并趋于稳定;纤维能增加水泥土的抗拉强度,减少水泥土试样破坏时的裂缝宽度和数量,改善它们的脆性破坏形式。     

水泥固化硫酸钠污染土的电阻率和强度特性研究

以水泥固化的硫酸钠污染土为对象,首先定量研究水泥土电阻率和无侧限抗压强度随龄期和硫酸钠含量的变化规律,然后研究水泥土电阻率和无侧限抗压强度的关系,最后从化学反应的角度浅析电阻率和强度的变化机理。结果表明:在各个硫酸钠含量下,水泥土电阻率和强度均随着龄期的增加而增大;在各个龄期下,水泥土电阻率和强度均随着硫酸钠含量的增加先增大后减小,当硫酸钠含量等于9g/kg时,它们均达到最大值;水泥土强度随着其电阻率的增加而增大。水泥土电阻率的改变是由于孔隙结构和导电离子含量发生变化,电阻率越高,结构的整体导电性就越差,土颗粒之间的连接越紧密,孔隙比就越小,孔隙的连通性就越差,结构性越强,导致水泥土的抗压强度越高。     

引江济淮工程膨胀土水泥改性剂量研究

膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性,掺加一定量水泥对其进行改性是处理膨胀土的主要方法之一。选取引江济淮工程弱膨胀土,通过对素膨胀土和改性土的自由膨胀率、界限含水率及无侧限抗压强度的试验分析,揭示了水泥掺量和养护日期对引江济淮工程弱膨胀土的物理力学性质的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的自由膨胀率、液限、塑性指数均降低,无侧限抗压强度增加;(2)随养护日期的增加,自由膨胀率、液限、塑性指数减小,无侧限抗压强度增大;(3)基于本研究试验结果,同时综合考虑工程实际,建议引江济淮工程弱膨胀土水泥改性剂量为4%。     

南阳中膨胀土水泥改性的室内试验研究

取南水北调中线工程南阳段自由膨胀率77%的中膨胀土,开展了一系列不同水泥掺灰率和不同龄期下,压实度为98%试样的物理力学特性试验。通过对素膨胀土与改性膨胀土的胀缩性、界限含水率、级配及无侧限抗压强度的对比,揭示了掺灰率及养护龄期对膨胀土改性效果的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的胀缩性指标及反映黏土亲水性的液限和塑性指数均降低、胶粒含量减小、级配曲线随趋于平缓、无侧限抗压强度和弹性模量增加;合理的掺灰率应取6%;(2)随养护龄期的增加,胀缩性指标、液限、塑性指数、胶粒含量减小,无侧限抗压强度和弹性模量则增大。     

Some engineering properties of stabilized clayey soils incorporating natural pozzolans and industrial wastes

Clayey soils are stabilized with various dosages of cement kiln dust, volcanic ash and their combinations. The influence of stabilizers is evaluated through Atterberg limits, standard Proctor compaction, unconfined compressive strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity and California bearing ratio (CBR) tests. The durability properties of 14 stabilized soil mixtures are also investigated by studying the influence of water immersion on strength, water sorptivity and drying shrinkage. Correlations between strength, modulus of elasticity and CBR are also established. Developed stabilized soil mixtures have shown satisfactory strength and durability characteristics and can be used for low-cost construction to build houses and road infrastructures. The use of stabilized soils with locally available soils, volcanic ash and cement kiln dust can provide sustainability to the local construction industry.     

Application of phosphogypsum in soil stabilization

This paper describes the application of phosphogypsum with cement and fly ash for soil stabilization. Atterberg limits, standard Proctor compaction and unconfined compressive strength tests were carried out on cement, fly ash and phosphogypsum stabilized soil samples. Treatment with cement, fly ash and phosphogypsum generally reduces the plasticity index. The maximum dry unit weights increase as cement and phosphogypsum contents increase, but decrease as fly ash content increases. Generally optimum moisture contents of the stabilized soil samples decrease with addition of cement, fly ash and phosphogypsum. Unconfined compressive strengths of untreated soils were in all cases lower than that for treated soils. The cement content has a significantly higher influence than the fly ash content. The use of two waste by-products, phosphogypsum and fly ash may provide an inexpensive and advantageous construction product.     

水泥固化重金属污染土干湿循环特性试验研究

水泥固化/稳定法是修复污染土地基的常用方法,修复后的固化土在外界环境干湿循环作用下的稳定性如何是事关修复成败的关键所在。通过系统的室内试验,着重研究了水泥固化Pb²⁺、Zn²⁺污染土在干湿循环作用下的强度特性、淋滤特性以及微结构变化规律,揭示了水泥固化重金属污染土的微观作用机制。试验结果表明,固化土体的强度及淋滤特性随着水泥掺量的增加得到了显著改善。固化重金属污染土的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加先增大,达到峰值后,随干湿循环次数的继续增大而减小。污染物掺量较低时,重金属离子的滤出浓度在干湿循环作用初期略有降低,此后则有所增加,但变化幅度较小;高污染物掺量时,滤出液中的重金属离子浓度较高,且随着干湿循环次数的增加而不断增大。低污染物掺量下,水泥对Pb²⁺及Zn²⁺固化效果相差不大;高污染物掺量下,水泥对Zn²⁺的固化效果较好。经过干湿循环作用后的固化土的扫描电镜试验结果与与其宏观力学及淋滤特性指标变化规律一致,从微观角度揭示了固化土工程性质的变化机制。     

碳化作用对水泥固化/稳定化铅污染土渗透特性的影响

采用人工配制铅污染土的方法制备不同水泥掺量和不同铅浓度的土样,开展碳化前后水泥固化/稳定化铅污染土的渗透试验,并分析试样的宏观渗透系数和微观孔隙结构之间的内在联系。研究结果表明,水泥掺量增加会降低试样的渗透系数;水泥掺量为7.5%时,碳化作用下渗透系数提高;水泥掺量为15%时,碳化作用下渗透系数降低。铅浓度越高,试样的渗透系数越高,而碳化作用又会增大试样的渗透系数。水泥掺量增加会显著降低试样的孔隙率;碳化作用使得试样中孔径小于0.1μm的孔隙增多,大于0.1μm的孔隙减少。     

水泥稳定再生集料的性能及其影响因素研究

将再生集料(RCA)按0%,30%,60%和100%的掺量(质量分数,下同)替代天然碎石,设计了4种水泥稳定再生集料(CSRCA);用掺量为5%的水泥拌和后,成型了CSRCA试件.测试了CSRCA试件的击实特性、无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、干缩性能、抗冲刷性能和抗冻性能,以研究CSRCA的路用性能变化规律及其影响因素.结果表明,RCA存在孔隙与微裂缝,强度低、吸水率大,导致CSRCA试件的最大干密度随RCA掺量的增加而降低,最佳含水量则逐渐增大;CSRCA试件的7,28d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随RCA掺量的增加而增大,90d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随RCA掺量的增加而降低;当水泥掺量为5%时,任意RCA掺量的CSRCA试件无侧限抗压强度均满足高等级公路基层的使用要求.CSRCA试件的7,28和90d劈裂强度随着RCA掺量的增加而增大.CSRCA试件的干缩性能、抗冲刷性能和抗冻性能均随着RCA掺量的增加而降低.RCA存在一定的未水化水泥颗粒和活性物质,能发生水化和火山灰反应,对CSRCA试件的早期强度有改善作用.     

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。     

铅污染土固化体冻融循环效应和微观机制

为了研究冻融循环对铅污染土固化体工程特性的影响规律及其作用机制,开展了不同压实度试样(90%,96%)的冻融循环试验。通过对经历不同冻融循环次数(0,3,6,10次)作用后的试样进行无侧限抗压强度、渗透和溶出特性试验,探讨了冻融循环作用对铅污染土固化体工程特性的影响规律。试验结果表明,冻融循环作用对不同压实度试样有着不同的影响规律。随着冻融循环次数增加,90%压实度试样的抗压强度降低、渗透性增大、铅浸出浓度增大,而96%试样呈现出相反的规律,即冻融循环对高压实度试样影响不大。为了探索冻融循环作用对铅污染土固化体工程特性影响的微观机制,开展了不同冻融循环作用下试样微观结构试验。试验结果表明,冻融循环对高压实度(96%)试样微观结构影响不大,随着时间的延长,试样内颗粒团聚,孔隙减小,试样内孔隙以颗粒间和团粒内孔隙为主;而冻融循环作用使低压实度试样(90%)孔隙增大,试样内颗粒团聚,团粒间大孔隙占主要比重,这是导致低压实度铅污染土固化体工程特性的劣化的根本原因。     

淋滤条件下水泥固化铅污染高岭土的强度及 微观特性的研究

通过半动态淋滤试验,研究淋滤液初始pH=2,4,7时水泥固化铅污染土的强度、微观和钙溶出特性。无侧限抗压强度试验及钙溶出率（CFR_Ca）结果表明：半动态淋滤试验使试样无侧限抗压强度（q_u）较标准养护39 d试样降低了1%～42%；淋滤液初始pH=2时,CFR_Ca为pH=4或7时的2～7倍,而pH=4与7时q_u及CFR_Ca差别均不明显；水泥掺量由12%提高到18%时,q_u增大了35%～98%,CFR_Ca降低了40%～58%；固化铅污染土较固化未污染土,其q_u小50%～68%,而CFR_Ca大29%～175%。试样无侧限抗压强度比q_r（淋滤后试样q_u/标准养护39 d试样q_u）与CFR_Ca在双对数坐标下呈现良好线性关系：随CFR_Ca增大,q_r减小,说明钙的溶出是控制固化污染土/未污染土强度的主要因素之一。X射线衍射、扫描电镜及压汞试验结果表明,高浓度铅抑制水泥水化/火山灰反应,固化铅污染土与固化未污染土孔隙分布分别呈单峰和双峰特征,固化铅污染土中铅形成Si-O-Pb结合体、PbAl₂O₄、CaPbO₃等沉淀是铅固化稳定化的主要机理之一。