碱渣-粉煤灰基新型注浆材料固化机理试验研究

为了得到碱渣-粉煤灰-硅酸钠溶液体系新型注浆材料各组分的作用和固化机理,考虑不同固体质量配比和养护条件,通过温度变化、固化收缩、抗压强度和傅里叶变换红外光谱试验对比研究不同体系的差别.结果表明:碱渣中Ca(OH)2和粉煤灰中的CaO遇到硅酸钠溶液时发生放热反应;浆液早期抗压强度由碱渣中CaCl2、Ca(OH)2和CaSO4与硅酸钠溶液反应生成水化硅酸钙凝胶决定,由于粉煤灰受碱激发生成了硅铝酸盐聚合物凝胶使得注浆液7~50 d抗压强度有大幅增长;FTIR试验证实了水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和硅铝酸盐凝胶(N-A-S-H)的存在;原材料组分保证了浆液收缩程度小、流动性好、不易离析、结石率大等优点.     

改性糯米灰浆基本物理力学特性及微观结构试验研究

糯米灰浆在我国有着悠久的应用历史,但由于存在收缩性大、早期强度低、抗冲蚀性差等特点,使其应用受到了一定程度的限制.基于对传统糯米灰浆的研究,以九寨沟钙华颗粒、糯米浆、生石灰、石膏、改性剂为原料,采用流动度试验、抗压试验、抗折试验及SEM、EDS、XRD相结合的方法,研究改性糯米灰浆的基本物理力学性能及微观结构,探究其固化机理.实验结果表明,改性糯米灰浆具有初始流动性好、凝结时间可控、早期强度高等特点,当掺量为糯米浆0.52 kg、生石灰0.23 kg、石膏0.77 kg、钙华颗粒1 kg、改性剂0.01 kg时,浆液的各项性能较佳,60 d抗压强度达19.37 MPa,抗折强度达5.75 MPa;钙华颗粒作为碳酸钙"晶核",可提供稳定的附着环境,诱导晶体的生长;结石体的固化过程包括硫酸钙晶体的生成及碳酸钙晶体"团聚→架桥→缠绕和包裹"的演化过程,逐步改善结石体内部晶体排列次序,进一步优化孔隙结构.改性糯米灰浆固化机理的研究为其应用提供了良好的理论基础.     

磷石膏稳定红黏土的压缩特性及微观机理

针对红黏土特殊工程性质以及磷石膏固废资源的浪费现象,通过固结试验,以水泥为固化剂,研究不同配合比下磷石膏稳定红黏土的压缩特性,并基于微观结构和矿物组成分析压缩模量变化的机理。结果表明,素红黏土为中压缩性,磷石膏稳定红黏土为中、低压缩性。混合料压缩模量随磷石膏掺量增加先增大后减小,水泥与磷石膏质量比为1∶3时压缩模量最大。各因素对混合料压缩模量的影响程度依次为竖向荷载>水泥掺量>磷石膏掺量。混合料压缩模量与水泥掺量、磷石膏掺量可通过二元三次函数关系拟合。随着磷石膏掺量增加,水泥的水化反应、吸附作用以及钙矾石的生成使混合料孔隙率降低,当水泥与磷石膏质量比为1∶3时,孔隙率最小。当磷石膏掺量继续增大,溶液呈酸性,钙矾石溶解,游离氧化铁减少,团聚体内的胶结作用与咬合作用降低,压缩模量减小。     

黄泛区粉土工程特性及其改性固化研究进展

黄泛区粉土主要分布于山东、安徽、河南和江苏等地区,是由黄河泛滥、改道沉积而形成。在黄泛区的公路工程中,该种类型粉土常被用作路基填筑材料。本文聚焦黄泛区粉土的路用工程特性,对粉土的矿物组成、粒径分布、界限含水率、静动力学特性及冻融特性进行总结。在此基础上,探究了粉土改性固化的方法,对无机类固化剂、有机类固化剂以及生物酶固化剂改性固化粉土的作用机理、力学强度和耐久性等方面进行综合分析。从粉土的改性固化效果来看,无机类固化剂对粉土的固化效果在早强、水稳性和冻稳性等方面存在明显差异;复合类固化剂具有成本低,稳定性好等特点,在实际工程中较为广泛采用;生物酶类固化剂由于技术成熟度尚待提高,目前尚未在公路工程中大规模推广应用。但由于生物酶类固化粉土的方式具有绿色、低碳、环保等优势,综合建议：在夯实和扩宽复合类固化剂类型及应用范围的基础上,稳步提升和改善生物酶类改性固化粉土技术,在保证改性粉土优良的路用性能的同时,为我国的碳中和规划作出贡献。     

石膏矿渣水泥早期水化机理的研究

通过正交试验确定了石膏矿渣水泥的最佳配比,测定了石膏矿渣水泥的3d水化热及水化液相中离子的浓度,并对各龄期水化样进行XRD分析和SEM分析。结果表明：1）石膏矿渣水泥的最佳配比为：石膏14%,熟料3%,矿渣粉83%;2）由于石膏和熟料的共同激发,石膏矿渣水泥的早期水化速度和强度较对比样显著提高;3）石膏矿渣水泥的水化可分为四个时期,其早期水化产物主要为钙矾石和水化硅酸钙,浆体中还存在未反应完的无水石膏。     

固化磷石膏作水泥缓凝剂的研究

研制两种固化磷石膏，一种在磷石膏中加入胶凝材料，一种在磷石膏中加入石灰粉煤灰，在12－15MPa的压力下成型，7d强度约2．0MPa,28d强度约3.0MPa，有较好的水稳性，固化过程中磷石膏的晶型没有改变，用固化磷石膏作缓凝剂水泥和天然石膏作缓凝剂的水泥相比，凝结时间相当，胶砂强度相当或略有提高。在不考虑外加剂适应性的情况下可代替天然二水石膏作水泥的缓凝剂。     

纳米硅粉改良碱渣-矿渣固化淤泥的抗硫酸镁侵蚀性能

利用纳米硅粉对碱渣-矿渣固化淤泥抗硫酸镁侵蚀性能进行改良,对MgSO₄溶液浸泡后的固化淤泥试样开展无侧限抗压强度、核磁共振和X射线衍射试验,研究硅粉掺量、养护龄期、浸泡时间对固化淤泥强度的影响规律及其微观机理。研究表明：在标准养护条件下,当硅粉掺量为3%(质量分数)时固化淤泥试样的孔隙体积最小,无侧限抗压强度最大,生成水化铝酸钙等产物。在MgSO₄侵蚀环境下,标准养护7 d试样具有很好的抗侵蚀能力,当硅粉掺量为3%(质量分数)时固化淤泥抗MgSO₄侵蚀能力最好,无侧限抗压强度随浸泡时间的增加而增大;标准养护28和60 d时,固化淤泥抗MgSO₄侵蚀能力减弱。建立了固化淤泥无侧限抗压强度与硅粉掺量及浸泡时间的关系式,预测了最危险条件和最低强度。适量的纳米硅粉可增加固化淤泥中水化速度和程度,减少钙矾石的生成量及其不利影响,达到提高碱渣固化淤泥抗MgSO₄侵蚀性能的目的。     

磷石膏-铜尾矿砂混合料的土工性能及微观机理研究

为实现固废资源大宗利用及“以废治废”的目的,将磷石膏与铜尾矿砂拌和制备成混合料,外掺水泥用于公路路基填筑。通过对混合料进行土工性能试验,探索磷石膏与铜尾矿砂的质量比对混合料土工性能的影响,结合现代分析测试方法,对混合料的硬化机理及微观变化进行研究。结果表明:磷石膏液限较高而铜尾矿砂强度特性较低,两者都无法单独作为路基填筑材料使用,当磷石膏与铜尾矿砂按质量比4∶6混合使用时,混合料的土工性能较佳;混合料硬化是水泥水化导致的,水化产物中的钙矾石、C-S-H凝胶等能够填补混合料颗粒间隙,形成紧密集合体,致使混合料硬化。     

粒化高炉矿渣微粉固化淤泥质土的动力特性及微观机理

采用不同掺量的粒化高炉矿渣微粉(GGBS)对淤泥质土进行固化处理,利用动三轴试验,确定GGBS的最优掺量,并分析最优掺量固化土在不同围压下的动强度、动弹性模量和动阻尼比的变化规律,最后利用SEM和EDS分析固化土的微观结构和元素变化,揭示其固化机理.结果表明,当GGBS掺量为20％(质量分数,下同)时,固化土动强度呈台...     

电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响

流态固化土基本性能指标包括湿密度、泌水率、流动值和抗压强度。为探究电石渣和脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响,使用同掺量的电石渣和脱硫灰单一替代以及同时替代Ca(OH)₂和CaSO₄(分析纯),测试其对流态固化土的流动值、泌水率、抗压强度等的影响,采用XRD及SEM对比分析两种分析纯试剂和两种固废制备的试件28 d的物相组成及微观形貌。结果表明,使用电石渣和脱硫灰单掺或复掺制备的流态固化土的流动性均优于使用Ca(OH)₂和CaSO₄复掺流态固化土,泌水率均满足要求,虽然其28 d抗压强度小于Ca(OH)₂和CaSO₄复掺试样,但是能满足大部分应用场景抗压强度要求。     

赤泥-钢渣粉-水泥固化流态土性能试验研究

为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250～285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻R_e和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。     

磷石膏的物理力学特性

磷石膏因选矿、生产工艺的不同,不同地区的磷石膏物理力学性质存在一定的差异.物理性质实验结果表明,磷石膏呈板状晶体结构,颗粒组成属粉土范围,但其相对密度一般较同粒径土小,液塑限有粉土的性质,渗透性能良好.力学性质实验结果表明,磷石膏具有独特的压缩特性,由于本身可压缩,因此具有不同于土类的固结特性,碾压磷石膏的压缩性比自堆积体小得多,其抗剪强度指标也较好,比一般土类高,对坝体稳定有利.     

夯实水泥粉煤灰土固化机理及微观结构分析

在夯实水泥土桩中掺入一定量的粉煤灰能显著提高其抗压强度,不同的粉煤灰掺量以及养护龄期的变化都会使得夯实水泥粉煤灰土的强度存在较大差异。本文详细阐述了水泥粉煤灰土的固化机理,并通过对不同粉煤灰掺量的夯实水泥粉煤灰土试样进行电镜扫描观测,从微观结构层面解释了造成这种强度差异的主要原因,对实际工程具有一定的指导意义。     

干湿循环条件下水泥固化疏浚淤泥的物理力学特性

结合太湖疏浚淤泥的固化工程,对水泥掺量100 kg/m3、150 kg/m3和200 kg/m3的固化淤泥试样进行干湿循环试验,对经历不同干湿循环次数的固化淤泥试样进行抗剪强度和固结特性试验研究,分析了干湿循环影响机理,并定量评价了干湿循环的影响因素.结果表明:水泥掺量100 kg/m3的固化淤泥试样干湿循环后抗剪强度和屈服应力都出现下降的趋势,而水泥掺量150 kg/m3和200 kg/m3的固化淤泥试样干湿循环后抗剪强度和屈服应力都出现增大的趋势;水泥掺量越高,固化淤泥试样的抗剪强度和结构屈服应力越大.干湿循环对固化淤泥物理力学特性的影响受烘干温度和裂缝的双重作用,其综合影响结果取决于两者所占的比重.     

磷渣粉改性磷石膏实验研究

以磷建筑石膏为原料,研究磷渣粉对磷建筑石膏力学性能和微观性能的影响。采用抗折抗压试验机研究力学性能,SEM电镜研究微观形貌。结果表明：FDN减水剂添加量为1.5‰,改性磷渣粉掺量在10%~15%范围内时,磷石膏基制品抗折强度均达到7.0 MPa以上,抗压强度达到15.0 MPa以上,约为空白样的2倍,效果显著。通过SEM电镜分析磷建筑石膏水化前后微观形貌,结果表明,添加磷渣改性材料后,磷石膏水化晶体形貌从片状或条状改变成短柱状或中空管状结构,大大提高了磷石膏基材料性能指标,为磷石膏生产石膏砂浆提供了理论和技术支持。     

水泥掺量对固化土早期结构形成的影响

本文以内蒙古自治区河套平原粉质粘土为研究对象,对不同掺量和小同龄期下水泥土的无侧限抗压强度与水泥掺龄关系进行了试验研究,研究结果表明20%水泥掺量作为分界点,20%水泥掺量以下,强度旱线性平缓的增长趋势,水泥水化后胶凝颗粒主要吸附于土体颗粒表面,对强度贡献较小;水泥掺量超过20%,强度增幅较大且趋于幂指数增长趋势,土体颗粒间填充空隙效应明显,对强度贡献较高.     

大掺量石灰石粉-水泥复合体系水化机理的研究

通过XRD、综合热分析、水化放热等测试手段对大掺量石灰石粉-水泥复合体系的水化机理进行分析,分析结果表明：石灰石粉对水泥早期水化有显著的促进作用,石灰石粉比表面积越大,效果越明显,在水化后期,部分石灰石粉参与水化反应生成少量水化碳铝酸钙,掺有石灰石粉的水化浆体中凝胶数量较纯水泥系统少。     

冻融循环影响下水泥、煤矸石改良粉土的力学特性研究

为研究水泥、煤矸石改良粉土路基在冻融循环作用下的力学性质,以高速公路粉土填料为研究对象,制作了含5％水泥和20％煤矸石的改良粉土试件,对其进行了负温度分别为-25℃、-30℃、-35℃的冻融循环试验,并以冻融次数和围压为变量对改良粉土进行三轴压缩研究.研究结果表明:增加围压和冻融次数、降低温度是改良粉土应力-应变曲线由应变软化型向应变硬化型转变的因素;冻融循环次数的增加,改良粉土极限强度、弹性模量、粘聚力及内摩擦角等指标的衰减规律为快速、缓慢、稳定三个阶段,趋于稳定的冻融循环次数为8次;温度的降低对改良粉土极限强度、弹性模量、粘聚力劣化影响较大,而对内摩擦角的劣化影响较小,力学指标劣化程度有收敛趋势.此研究可为粉土在路基工程中的应用和防治灾害提供一定的工程价值.     

石膏掺量及粉磨细度对水泥强度的影响

在水泥配比当中 ,采用混合材优化组合的方法 ,可以使水泥的早期强度和后期强度得到均衡有效的提高。与此同时 ,石膏的掺量对水泥各龄期强度的影响 ,同样具有不可忽视的作用。只有配合适当的石膏掺量 ,才能使混合材的优化组合发挥最佳的作用。为此 ,试验了在多种混合材复掺的水泥中石膏掺量及粉磨细度对水泥强度的影响。１试验原料的化学成分试验所用各种混合材及熟料、石膏的化学成分列于表１。２石膏掺量对水泥强度的影响在固定混合材种类和掺量的情况下 ,分别掺入４ ５ %、６ ０ %和７ ５ %的石膏。所得试验结果见表２。表１原料的化学成…     

外加剂对水泥-水玻璃固化软土影响效果试验研究

针对含水率高于75％,孔隙度大于2.0软土的固化处理,提出了一种在传统水泥-水玻璃基础上添加氯化铝溶液与石膏的固化方法,并结合无侧限抗压强度试验研究了石膏掺量、氯化铝溶液浓度、龄期及水泥掺入比对固化效果的影响规律.试验结果表明:石膏的添加能显著提高固化土强度,且存在一定最佳掺量.在未添加石膏时,固化土强度随氯化铝溶液浓度增大而提高.在掺有石膏时,添加低浓度氯化铝溶液的固化土早期强度较高,但后期强度增长较小;添加高浓度氯化铝溶液的固化土早期强度较小,但后期增长较大,同时氯化铝溶液也存在一定最佳浓度.