淤泥质土的固化机理研究

为了消除腐植酸对水泥固化处理淤泥质土的不利影响,阐述了淤泥质土中腐植酸的特性,探讨了腐植酸对水泥水化过程的影响机理,提出了从减薄黏土双电层厚度、添加膨胀组分、提高固化土早期强度、提高土壤pH值、裂解有机质大分子结构以及调节水泥离子和黏土颗粒的活性的角度固化淤泥质土的对策.抗压强度试验表明,三乙醇胺和氢氧化钠双掺效果优于单掺效果,不仅可以加速早期强度的增长,而且对后期强度发展有利;随着生石灰、高效减水剂、水玻璃和生石膏掺量的增加水泥固化土的强度均呈现先提高后降低的规律.正交试验得到了复合固化剂中各添加剂间的最优配比.强度对比试验表明,复合固化剂的固化强度优于单掺水泥和水泥复掺固化剂SN201的固化效果,充分验证了其在强度提高方面的优越性.     

工业废料固化高含水率疏浚淤泥强度特性分析

疏浚淤泥因含水率高而难以直接利用,将其固化成填土材料是一种有效的处理方法．本文通过试验对比分析了3种常见工业废料：粉煤灰、矿渣、磷石膏作为主要固化剂、添加少量生石灰或水泥做反应诱发剂组成的6类复合固化剂固化处理高含水率疏浚淤泥的效果．结果表明：复合固化剂固化疏浚淤泥可以获得较高的无侧限抗压强度;3种工业废料中,磷石膏复合固化剂的固化效果最理想;水泥和工业废料组成的水泥基复合固化剂效果优于石灰基复合固化剂．通过引入强度增长率概念,发现固化淤泥的无侧限抗压强度增长率和复合固化剂中工业废料掺灰比呈线性关系．基于此规律,本文还给出了含工业废料固化高含水率疏浚淤泥早期强度的预测公式．     

固化淤泥土长期强度发展规律与预测模型研究

为研究初始含水率、固化剂种类以及外加腐殖酸对淤泥固化土长期强度的影响,采用堆载预压法降低淤泥初始含水率,以消除传统翻晒烘干法对淤泥赋存腐殖酸的破坏作用。通过无侧限抗压强度试验,分析了180d龄期的固化淤泥土长期强度的发展规律,得到了淤泥固化土的无侧限抗压强度与养护时间之间的线性关系。结果表明,初始含水率和水泥、石灰、腐殖酸、偏高岭土等固化剂对固化淤泥土长期强度发展规律都有显著的影响。偏高岭土的掺入对淤泥固化土初期强度影响不明显,但能明显增强淤泥固化土的后期强度。根据12组不同配比固化淤泥土长期强度数据,引入强度增长因子,建立了固化淤泥土长期强度发展规律预测模型。研究成果可以促进固化淤泥土作为工程填筑的推广应用。     

滩涂淤泥固化土力学特性试验研究

为进一步了解固化材料的种类和掺量等因素对固化土力学特性的影响,采用常规不固结不排 水三轴试验对水泥为主固化剂、氢氧化钠、三乙醇胺、粉煤灰、高炉矿渣和减水剂等为外掺剂配制而 成的固化剂固化滩涂淤泥的固化效果和固化土力学特性进行了试验研究．结果表明：在水泥基准掺 量的基础上,掺入一定量的氢氧化钠、三乙醇胺、粉煤灰和高炉矿渣后,滩涂淤泥固化土的强度得到 了一定的提高,但掺量超过一定值后,其强度反而随着外掺剂掺量的增加而变小．     

活性MgO固化淤泥水稳特性试验研究

将绿色、低碳、环保的活性MgO引入淤泥固化处理,通过对比活性MgO、MgO-粉煤灰及传统固化剂水泥固化淤泥试样,分析不同浸水时间下试样外观、质量、应力-应变关系和无侧限抗压强度等性质,综合评价活性MgO基材料固化淤泥的水稳特性.结果表明：活性MgO固化淤泥水稳性显著优于未固化淤泥,且水稳性随掺入MgO质量分数和标准养护龄期的增加而增强;粉煤灰的加入可以显著改善活性MgO固化淤泥的抗压强度和水稳性;浸水时间增加对固化淤泥无侧限抗压强度呈削弱效应,提高掺入活性MgO质量分数可以减小固化淤泥破坏应变;整体上,活性MgO-粉煤灰固化淤泥水稳性优于活性MgO,活性MgO优于传统固化剂水泥.微观分析表明：Mg（OH）₂和水化硅酸镁M-S-H等胶结物质是活性MgO和活性MgO-粉煤灰固化淤泥水稳性增强的最主要原因.     

碱激发粉煤灰固化淤泥的强度特性及微观机制研究

为解决废弃淤泥资源化,以及单一水泥固化剂高能耗、高污染、高排放等问题,采用碱-粉煤灰混合料对淤泥进行固化处理,考虑不同养护龄期、激发剂和固化剂掺量条件,开展无侧限抗压、X射线衍射和扫描电子显微镜试验,观测了固化淤泥的典型矿物组成和微观结构特征。结果表明,对于石灰-粉煤灰混合料而言,Na₂SO₄与NaOH的单独激发效果相当,NaOH和Na₂SO₄两者复合激发效果优于单独激发。     

人工制备有机质固化土力学特性试验研究

为了探讨有机质对水泥固化土物理力学特性的影响以及固化剂XGL2005的固化效果，在软土中添加腐植酸配制得到了不同有机质含量的人工有机质土，并进行了液塑限试验；另外，对单掺水泥固化与水泥添加固化剂XGL2005复合固化有机质土进行了无侧限抗压强度对比试验.试验结果表明,人工有机质土的液限以指数形式增长，塑限则呈线性形式增加；随着固化土中有机质质量分数的增加，固化土的强度呈对数形式下降；而随着固化剂XGL2005掺量的增加，固化土的强度呈幂函数形式增长；固化剂XGL2005可有效消除有机质的不利影响，显著增强水泥固化有机质土的效果.在分析水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度影响规律的基础上，通过回归分析建立了既可考虑有机质质量分数对强度削减的影响，又能考虑水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度增强影响的预测模型.     

低掺量水泥固化土的力学特性及微观结构

针对某滩涂淤泥,开展不同淤泥初始水的质量分数、不同水泥掺量的固化土无侧限抗压强度试验、一维压缩试验以及扫描电镜试验,研究低掺量水泥固化土的力学特性与微观结构特征,探讨其与常规掺量固化土的差异. 结果表明：分界水泥掺量、最低水泥掺量与淤泥初始水的质量分数的线性关系明显;与常规掺量固化土相比,低掺量固化土的强度增长明显较慢,压缩性降低较少;固结屈服应力随水泥掺量增加而增大,在较低掺量区,固结屈服应力与水泥掺量具有非线性关系;低掺量固化土屈服前、后的孔隙形态特征以及孔隙排列特征差异较大,当固结压力小于固结屈服应力时,孔隙未呈现出明显的定向性且排列较为混乱,当固结压力大于固结屈服应力时,随着荷载的增加,孔隙形状变得圆滑,复杂程度降低,孔隙排列逐渐趋向于有序.     

高强耐水土壤固化剂工程应用研究

对HEC土壤固化剂固化沙质土和水泥固化沙质土的特点进行了比较研究。试验结果表明:HEC土壤固化剂的固土效果和经济性能均优于水泥固化土,是一种值得在工程中推广应用的土壤固化材料。     

离子型土壤固化剂固化土基层试验研究

以7 d无侧限抗压强度为评价指标,采用YES等3种离子型土壤固化剂进行固化土适配试验,确定YFS固化土适宜配合比,研究龄期、含水率、养护方式、浸水时间、压实度对YFS固化土无侧限抗压强度的影响,结合微观试验揭示固化土强度形成机理。结果表明:固化土适宜配合比为素土及按其质量比外掺0.02%(质量分数,下同)YFS固化剂、5%水泥;随龄期增长、压实度提升,固化土强度均有所提高;随含水率增加,固化土强度呈先增后减趋势;室温养护强度略低于标准养护强度,不同标准养护龄期试件强度随浸水时间延长略有下降,水稳定性良好;固化剂掺入后无新物质产生,可改善土壤颗粒结合方式,其微观结构以团聚体层叠为主;水泥掺入后有明显水化产物C—S—H凝胶生成,将其填充于团聚体间隙,土体整体结构更为密实,可提高土体抗压强度。     

不同固化剂对软土渗透性影响的试验研究

软土地基加固中渗透性是工程设计的主要参数.现通过水泥、固化剂1、固化剂2对粘土的室内渗透性试验结果,分析了不同固化土分别在不同掺入比和不同龄期时渗透系数变化的规律.试验结果表明,从固化土防渗效果分析,固2土>固1土>水泥土.同时分析了固化土强度与渗透系数之关系.     

碱式硫酸镁水泥混凝土梁剪切破坏的试验研究

为了探索碱式硫酸镁水泥混凝土在结构工程中的应用,本文进行了14根碱式硫酸镁水泥混凝土梁的抗剪性能试验,测试了静载下梁的挠度、承载力、裂缝扩展、箍筋和混凝土的应变等。试验结果表明:两种材料梁的破坏模式有一定差异;对比普通混凝土梁,碱式硫酸镁水泥混凝土梁在开裂荷载等方面具有一定优势(开裂弯矩大约10%);随着碱式硫酸镁水泥混凝土强度的提高,梁的抗裂、抗剪承载力提高,变形变小,但延性降低。现行的普通混凝土梁剪切刚度、挠度计算等公式适用于碱式硫酸镁水泥混凝土梁,但承载力和裂缝宽度计算公式需要修正。试验结果表明碱式硫酸镁水泥混凝土可应用于钢筋混凝土斜截面破坏梁。     

水泥基固化剂固化南沙软土的力学及微观试验研究

以普通硅酸盐水泥为基础,分别添加石灰、石膏、膨润土等外掺剂对广州南沙软土进行固化处理。通过直剪试验、无侧限抗压试验对固化土样进行了力学性能研究,分析了固化土体的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随不同外掺剂掺入比及龄期的变化关系;通过扫描电子显微镜（ SEM ）研究了不同固化土样的微观结构特征。试验结果表明：与单掺水泥类似,添加不同外掺剂后土体的各个力学指标均随着外掺剂掺入比和龄期的增加而增大不同外掺剂对水泥加固淤泥效果的影响不尽相同,就后期强度而言石灰效果最佳,就早期强度而言石膏、膨润土效果都很好,膨润土相对更佳,且当强度要求一定时石膏和膨润土都能一定程度降低水泥使用量。这与固化后土体的微观结构有关。该研究成果可供类似研究和工程参考。     

改性淤泥固化土非饱和渗透特性试验研究

针对路基土的非饱和渗透特性对路基土强度和变形特性有着很大影响的问题,采用变水头方法,量测不同压实度、水泥掺量和养护龄期下改性淤泥固化土的饱和渗透系数.利用瞬态脱吸湿法(TRIM)系统对改性淤泥固化土样进行脱、吸湿试验,采用TRIM系统的软件进行反算,获得难以实际测量的水力学参数,得到改性淤泥固化土的渗透函数曲线.重点分析压实度、水泥掺量和养护龄期等因素对改性淤泥固化土非饱和渗透系数的影响.基于现有非饱和渗透系数模型,提出能够反映水泥掺量、压实度及饱和度等影响的改性淤泥固化土非饱和渗透系数预测模型,对模型有效性进行验证.结果表明,固化土渗透性较差,与养护龄期、水泥掺量和压实度成反比.脱、吸湿阶段,养护龄期对改性淤泥固化土非饱和渗透系数影响不大,改性淤泥固化土非饱和渗透系数随压实度增大而减小.     

水泥固化淤泥废弃土作为填土材料的试验研究

现阶段的基坑工程会产生大量的废弃土,为实现固体废弃物的资源化,本文以淤泥废弃土作为研究对象,根据击实特性设置不同的击实度,基于无侧限抗压强度试验和水稳定性试验探讨淤泥废弃土经水泥固化后作为填土材料的可行性。结果表明,在淤泥废弃土中加入水泥后,最大干密度会降低,而最优含水质量分数则相反。水泥固化淤泥废弃土的强度会随着水泥质量分数和压实度的增加而增加。在水泥质量分数低于5%时,水泥固化淤泥废弃土的强度对压实度的降低和浸水条件均比较敏感,会出现明显下降。压实度的提高能明显改善水稳定性,但随着水泥质量分数和龄期的增加,压实度对水稳定性的改善效果会趋于平缓甚至减弱。     

有机质对水泥固化淤泥土的力学特性影响试验研究

针对有机质对水泥固化淤泥土强度的不良影响,在南沙淤泥土干粉中添加腐殖酸配制得到不同有机质质量分数的淤泥土,采用不同质量分数的水泥对其进行固化,进行无侧限抗压强度试验,探讨了水泥及有机质质量分数、龄期对固化的有机质淤泥土无侧限抗压强度的影响.试验结果表明：有机质的存在严重阻碍水泥的水化反应,但有机质质量分数对水泥固化淤泥土强度的影响是有极限的,超过5%时,有机质质量分数的增加对固化土强度下降的影响就不明显了;固化土的强度随水泥质量分数的增加呈幂函数形式增长;随龄期的增长,含有机质的水泥土强度仍远低于普通水泥土的强度,表明有机质的影响并不会随龄期增长而减小.     

固化吹填泥砂混合物的力学性能与微观结构分析

中国沿海地区吹填造地过程中产生大量低成本的淤泥和吹填砂.同时,此类地区建设公路中却需要大量高成本水泥稳定碎石等建筑材料.针对此类问题,本文采用不同类型的固化剂固化淤泥和吹填砂混合物替代传统公路修筑材料,研究了固化后泥砂混合物的无侧限抗压强度及其微观结构.结果表明:相对于水泥固化剂,本项目研发的固化剂可大幅度提高固化泥砂混合物的强度;其机理是新型固化剂可形成更多的胶凝和膨胀性产物,其中有机化合物可通过聚合反应形成有机分子链,包裹泥砂混合物颗粒,密实土体结构.     

河道淤泥气泡混合轻质土剪切流变特性及模型

利用剪切流变试验对以水泥为固化剂的河道淤泥气泡混合轻质土的流变特性进行了试验研究。试验结果表明,经固化处理的河道淤泥气泡混合轻质土在荷载作用下具有类似于硬粘性土的流变特征。剪切流变可以分为3个阶段：在剪应力水平较低时,剪切流变曲线呈衰减稳定型;随着剪应力水平的提高,剪切流变曲线呈非稳定的等速型;当剪应力水平增大到一定程度时,剪切流变曲线呈加速型。河道淤泥气泡混合轻质土的流变性随着混合轻质土强度的提高而降低。根据试验所呈现的剪切流变规律,可以发现河道淤泥气泡混合轻质土的剪切流变符合七元件黏弹塑性剪切流变模型,模型能够比较好地描述河道淤泥混合轻质土在各种剪应力水平下的衰减、等速以及加速流变过程。     

生物酶联合水泥固化淤泥力学性能及机理

为改良淤泥强度,环保、高效解决疏浚淤泥处理问题,采用生物酶联合水泥对淤泥进行固化处理。通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验初步分析了生物酶对水泥固化淤泥强度的影响规律,并通过阳离子交换量试验（CEC）、电动电位试验、扫描电镜测试（SEM）、X射线衍射试验（XRD）和红外光谱试验（FTIR）等手段进一步探究了其协同固化机理。结果表明:生物酶联合水泥固化处理对淤泥强度有明显提升效果,其强度最高可提升73.8%,且生物酶掺量、种类、养护龄期影响其固化效果,但生物酶不和土体内矿物发生化学反应;生物酶和水泥的联合固化作用主要通过促进淤泥内阳离子交换作用,降低土体的电动电位,提高水泥水化产物的胶凝作用,促进活性黏土矿物的胶结以及催化包膜结构的形成实现;各类生物酶中,路易酶的固化效果最好,其水泥固化淤泥7 d无侧限抗压强度达378.8 kPa、黏聚力达307 kPa、内摩擦角达52.3°,相比水泥固化淤泥分别提高73.8%、33.2%和55.2%。     

HS软土固化剂性能研究

对在水泥中加入１０％的固化素，复合而成的ＨＳ软土固化剂性能与水泥进行了对比研究。结果表明：ＨＳ固化土比水泥固化土强度高３０％以上；ＨＳ固化土与水泥固化土强度均随固化剂（水泥与ＨＳ）掺量增加而增加，但ＨＳ固化土的强度增长率较大；ＨＳ固化土强度，在大于液限的高含水量区出现峰值。