固废基硫铝酸盐水泥固化低液限粉土的试验研究

为探究固废基硫铝酸盐水泥对低液限粉土的固化规律和效果,开展无侧限抗压强度、劈裂强度、CBR、XRD、TGA和SEM等试验,研究复掺不同比例硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的固化剂对固化土力学性能的影响及其微观机理。研究结果表明:相对于普通硅酸盐水泥,固废基硫铝酸盐水泥水化产物中钙矾石含量较高,水化硅酸钙含量较少。单掺掺量为6%的固废基硫铝酸盐水泥固化土,其无侧限抗压强度前期增长较快,后期增长相对缓慢,28 d强度可以达到0.83 MPa;确定胶凝材料掺量为6%,将固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行复掺时,随普通硅酸盐水泥占胶凝材料比例的增加,固化土抗压强度和劈裂强度逐渐提高,膨胀量逐渐降低。当普通硅酸盐水泥比例由60%上升到70%时,固化土强度提高最为显著,两种水泥的互补性发挥得最好,CBR可达235%,28 d强度可达2.25 MPa。     

改良红砂土力学性能影响因素试验研究

通过无侧限抗压强度试验、CBR试验系统地研究了固化剂掺量、养护龄期,土的含水率、压实度和崩解程度等因素对改良红砂土力学性能的影响。试验结果表明:4%掺量的石灰改良土3d、7d和28d龄期的强度分别为0.61MPa、0.71MPa和1.09MPa,呈现前期低后期持续增长的趋势;随含水率的提高,改良土CBR值先上升后下降,在最优含水率附近达到峰值117%;随着压实度的提高,改良土强度逐渐变大,且压实度越高,强度变化率越大;红砂岩崩解的越充分,土颗粒粒径越小,改良红砂土的强度则越高,力学性能表现越良好。     

固化剂改良铁尾矿基层强度影响因素敏感性分析

为了明确影响固化剂改良铁尾矿基层强度的敏感参数,以无侧限抗压强度试验为基础,通过正交试验建立水泥、土凝岩两种固化剂改良铁尾矿的7d无侧限抗压强度简化预报模型,并对各敏感因素进行逐步回归分析,明确各敏感因素所占权重。结果表明:掺量为8%的固化剂改良铁尾矿满足低等级公路强度要求;掺量相同的条件下压实度越大固化剂改良铁尾矿强度越大;压实度相同的条件下固化剂掺量越大固化剂改良铁尾矿强度越大;影响固化剂改良铁尾矿7d无侧限抗压强度的因素按其权重大小排序为:固化剂掺量、压实度、固化剂掺量和压实度交互作用。     

压实度对MgO碳化土加固效果的影响及其机理研究

活性MgO是一种用于软土加固的新型材料,与土体拌和并经CO₂气体碳化后可使固化土强度在数小时内显著提高。在已有研究的基础上,通过静压法制取86%、87%、89%、91%和92%五种不同初始压实度下活性MgO固化土试样,并对固化土试样进行室内碳化试验。对碳化前后的MgO固化试样进行了含水率、干密度和无侧限抗压强度测试,以研究压实度对MgO碳化土含水率、干密度和无侧限抗压强度的影响规律;最后从无侧限抗压破坏的试样中选取典型样品进行X射线衍射、热重、扫描电镜和压汞试验,根据碳化产物和孔隙特征2个方面分析MgO碳化固化土的微观特征。结果表明：MgO固化土碳化过程中消耗了大量CO₂和水分,生成的主要碳化产物为棒状三水菱镁石和片状水碳镁石/球碳镁石,这些碳化产物具有显著的胶结和填充作用,使氧化镁固化土试样的干密度和强度明显增加;固化土的初始压实度对碳化效果有较大影响,随着初始压实度的增加,碳化试样的含水率呈先减小后增加趋势,而无侧限抗压强度呈先增大后减小趋势;当固化土试样的初始压实度为中等压实度89%时,碳化后试样含水率最低,生成的碳化产物最多,碳化试样的无侧限抗压强度最大,孔隙率最小,说明该压实度为最佳初始压实度,最有利于氧化镁固化土的碳化加固。     

复合固结土力学性能试验研究

对掺有ZL-1,EN-1和ISS土质固化剂的固结土进行无侧限抗压强度试验,结果表明ZL-1固化剂的固化效果较好。通过对不同胶结材料的复合固结土的室内试验,得到复合固结土的强度与配合比、期龄、固化剂的掺量、压实度之间的关系,并得到混合料的最佳强度配合比为1∶200～1∶400。     

离子土壤固化剂固化红黏土强度特性

为研究液态离子型土壤固化剂加固红黏土的强度特性，采用美国Road Bond公司生产的液态离子型土壤固化剂对浙江金华地区的红黏土进行加固。在试验确定的最佳离子土壤固化剂掺量0.014%条件下，通过在试样土中加入不同掺量水泥、石灰，成型2种不同压实度（96%、98%）试件，分别进行固化土混合料的抗压回弹模量、抗压强度、劈裂强度和冻融强度试验，分析离子土壤固化剂加固红黏土的强度变化规律，并铺筑试验路进行验证。研究结果表明：红黏土中加入离子土壤固化剂后，其塑性指数有所降低，形成更为密实结构，固化剂、水泥或石灰的掺入都能增加混合料的抗压回弹模量，且在其他条件相同的情况下，掺入石灰对抗压回弹模量的增强效果优于水泥；各配合比混合料的7 d无侧限抗压强度受压实度影响较为显著，98%压实度固化效果优于96%压实度，固化剂、水泥、石灰的掺入均可较好提升试件的劈裂强度，随着水泥掺量的增加，其冻融抗压强度损失BDR也随之提高，其抗冻性能越好。结合现场试验路的情况，建议在实际工程中严格控制其压实度。     

基于固弃物的固化土路用性能及固化机理研究

为探索矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等固体废弃物应用于黄泛区道路工程建设的可行性,基于粉煤灰、矿渣、脱硫石膏、普通硅酸盐水泥和固废基硫铝酸盐水泥制备了粉土固化剂。研究了固化剂掺量（4%、6%、8%、10%）对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比（CBR）、水稳性能及抗干湿循环性能的影响。结果表明：使用固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥与其他固弃物协同制备的固化剂固化效果最优;固化剂掺量不低于8%时,固化土强度满足JTG D50-2017要求;固化土CBR值高于75%,满足JTG D30-2015中路基填料承载比要求;基于X射线衍射分析和二次电子成像技术,发现固化土中存在水化硅酸钙凝胶（CSH）和钙矾石晶体（AFt）;这些物质通过填充缝隙、挤密、黏结土颗粒,增强土体性能。     

稳定粉土的力学性质试验研究

对粉土掺加石灰、石灰加水泥及SEU 2型固化剂后的力学性质进行试验研究,结果表明,稳定粉土的渗透性、压缩性、强度特性以及路用性能均得到改善,尤其是掺加SEU 2型固化剂的粉土,其CBR值为石灰土的5倍、水泥石灰土的2倍,7d无侧限抗压强度达到0 918MPa,而且与石灰土相比干缩系数明显减小。对固化剂进行经济技术分析表明SEU 2型固化剂与目前常用的固化材料相比有较好的性价比。该试验研究工作具有一定的工程应用价值。     

低液限粉土路基复掺改良试验研究

采用正交试验和极差分析法,对低液限粉土进行复掺改性试验,结果表明掺加膨润土能明显改善粉土的密实度,掺量为9%时干密度和回弹模量达到最大值;对低液限粉土进行强度及压缩性复掺改良试验,并通过极差分析计算,确定低液限粉土的最佳改良掺比为水泥4%+水玻璃∶氯化钙=3∶1+石灰4%+聚丙烯纤维0.3%;在复掺配比的基础上进行掺入和未掺入膨润土物理力学参数对比,掺入9%膨润土后粉土的抗弯沉性能更佳,最佳复掺配比为水泥4%+水玻璃∶氯化钙=3∶1+石灰4%+聚丙烯纤维0.3%+膨润土9%。     

水泥及压实度对重塑黄土强度影响的试验研究

为研究水泥掺量、压实度及养护龄期对重塑黄土物理力学性能的影响，通过配置不同水泥掺量的重塑黄土，开展不同压实度和养护龄期条件下的直剪和无侧限抗压强度试验。对比分析水泥掺量和压实度对重塑黄土抗压、抗剪强度的影响规律以及养护龄期对抗压强度的影响规律，采用方差分析法研究了水泥掺量和压实度对重塑黄土强度的影响，并分析了无侧限抗压试样的破坏形式。研究表明：试样龄期为7 d的黏聚力和无侧限抗压强度随水泥掺量呈先增大后减小，而内摩擦角先非线性增加后趋于稳定，水泥掺量为14%时重塑黄土的黏聚力和和无侧限抗压强度最大；黏聚力和无侧限抗压强度随压实度线性增大；无侧限抗压强度随养护龄期延长逐渐增大并趋于稳定，且与黏聚力表现出线性关系；水泥掺量和压实度均对重塑黄土强度有显著影响；无侧限抗压试样的压实度为75%时主要发生中部鼓胀破坏，压实度为90%时主要发生劈裂破坏。研究成果可为地基处理、边坡加固、人工边坡回填等工程提供参考。     

木质素改良低液限粉土相关性能试验研究

对济南地区黄河冲积低液限粉土进行改良试验，研究以木质素作为固化剂对该地区粉土的改良效果。结果表明:木质素的掺入能减小土体空隙，与素土相比，木质素改良土的最大干密度增大，而最优含水率减小。木质素掺量和养护龄期对改良土的无侧限抗压强度UCS影响明显，木质素掺量在0%～16%时，UCS值随木质素掺量的增加而增大；UCS值随养护龄期的增加而增大，前7天的强度增长明显。将不同掺量的木质素改良土进行水稳性试验，发现木质素掺量为12%的改良土水稳性能最佳。     

纤维加筋复合固化黄土的强度特性研究

为了探究纤维加筋固化土技术应用于应急机场的可行性，通过无侧限抗压强度试验，探究了不同掺量和龄期的水泥、固化剂以及纤维复合固化黄土的强度特性。结果表明:固化剂与纤维可以提高黄土无侧限抗压强度，其中水泥固化效果最优，且最优掺量为8%，随着纤维和砂掺量的增加，加筋固化土的强度先增大后又减小，纤维掺量为0.30%和0.45%时固化黄土强度较高，砂的最佳掺量在4%左右。进行简易机场布设时，建议机场道面工程使用12 mm改性聚丙烯纤维掺量0.45%，固化剂选用P.O 32.5R硅酸盐水泥掺量8%，砂掺量低于4%的复合固化土。     

过湿土固化处理公路路堤试验研究

过湿土含水量过高,承载力低,难以压实和控制,无法直接用作路基填料,需要掺加固化剂进行土性改良。介绍用复合矿渣固化剂和石灰固化过湿土,其压实特性、抗压强度及CBR的试验结果:复合矿渣固化剂总体性能比石灰优越,尤其在CBR方面。     

纤维加筋固化黄土的抗拉强度及加筋机理

通过无侧限劈裂抗拉强度试验及微观形貌试验,探究了水泥、固化剂,以及多种纤维复合固化黄土的抗拉强度特性及其加筋机理。结果表明,水泥固化土劈裂抗拉强度高于水泥石灰固化土和长大固化土;水泥固化土的劈裂抗拉强度随水泥掺量的增加而增大,不同水泥掺量的水泥固化土的劈裂抗拉强度在纤维掺量为0.45%时强度较高;12mm改性聚丙烯纤维加筋固化土劈裂抗拉强度较高,混杂纤维的不能显著提高固化土的无侧限劈裂抗拉强度。     

低液限粉土路基填料工程特性研究

针对低液限粉土路基填料具有液限低、塑性指数小、强度和水稳定性差的特点,文中结合依托工程对低液限粉土进行了水稳定性试验、含水量对压实度影响试验、压实影响深度及碾压遍数试验。研究表明,击实功是保证低液限粉土路基水稳定性的关键因素;松铺厚度和碾压遍数应严格控制,实际施工以30 cm铺厚、碾压5~6遍为宜;由于低液限粉土在施工过程中易失水,以大于最佳含水量1%~2%压实可获得较好效果。     

海相淤泥水泥土搅拌桩固化剂室内测试研究

针对普通硅酸盐水泥在海相淤泥质软土中很难形成完整的搅拌桩的工程问题，基于水泥基材料，研制适用于海相淤泥质软土水泥土搅拌桩的混合固化剂。混合固化剂是一种由水泥、专用固化料、生石膏及其他外加剂组成的固化材料。取A、B两个工点的海相淤泥质软土样，选取A、B两组软土试样进行室内固化软土试块测试试验。结果表明：相同掺灰比条件下，混合固化剂固化软土试块的无侧限抗压强度要明显优于纯水泥固化剂。生石膏掺量对于提高软土固化试块无侧限抗压强度有重要的影响。对于A组软土样，生石膏掺量在改善固化土试块强度性质方面存在一个最优掺量，建议为混合固化料的4%。对于B组土样，固化土试块无侧限抗压强度随着生石膏掺量呈增加的趋势。电镜扫描显示：相同龄期的混合固化剂软土试块比纯水泥固化剂试块能够形成更多的C-A-S-H和AFt水化产物，能够形成更致密的空间网状骨架结构，形成强度更高的固化土。     

高液限黏土固化理论及路用性能试验研究

针对不能直接用作路基填料的高液限黏土,在揭示GURS系列固化剂作用机理的基础上,以采用GURS-501固化剂固化处理的天津东丽区高液限黏土为试验对象,开展室内试验研究其路用性能。研究表明,GURS系列固化剂对高液限黏土的固化作用机理可分为搅拌共溶、反应、凝结硬化排斥三个阶段;固化高液限黏土存在最佳搅拌含水量,并随着固化剂掺量的增加而增大;固化高液限黏土的水稳系数在0.9~1.0之间,具有较好的水稳性;当GURS-501固化剂掺量大于5%时,固化高液限黏土在冻融循环后强度损失率小于25%。研究成果可为高液限黏土的固化改良用作路基填料或道路底基层提供指导。     

复合固化剂固化淤泥力学特性及微观机制

我国每年因工程施工会产生大量的废弃淤泥，传统的堆砌抛填处理方式，不仅侵占土地且容易造成二次污染。通过加入固化剂将废弃淤泥转化为可用于填筑的工程材料是目前比较好的一种处理方式。但常用的淤泥固化剂水稳定性差，对高含水率淤泥固化效果不佳，无法广泛应用。本文在前人研究的基础上，通过贯入度试验、无侧限抗压试验等一系列试验，对几种常用的固化剂掺合料进行筛选，从而制作了一种对高含水率淤泥具有快速固化效果的固化剂并确定了其最优掺量。对固化淤泥的力学特性研究，表明该固化剂性能优异，养护七天后，固化土的CBR值和强度均符合工程规范要求。结合电镜扫描图，分析固化淤泥的微观特征，发现该固化剂的固化效果来源于钙化聚酸的水化形成的链状结构，在碱性条件下与淤泥颗粒以及矿物离子发生的聚合作用。     

工业废弃木质素固化改良粉土路基技术与应用研究

为研究工业废弃木质素改良粉土路基技术的可行性,通过室内无侧限抗压强度、水稳性和干湿循环试验,分析掺量（质量分数）、龄期等因素对木质素改良粉土力学特性和耐久性的影响,并与石灰改良进行对比;基于微观分析结果,阐明木质素改良土体的机理;同时开展木质素改良粉土路基填料现场试验,对改良路基土进行加州承载比、回弹弯沉值、轻型动力触探等路用性能测试和环境影响评价。研究结果表明：木质素可有效提高粉土的抗压强度和耐久性,其改良粉土的最优掺量为12%,28 d龄期养护12%掺量试样的水稳系数为0.52,经历4次干湿循环后,质量损失率低于20%,木质素改良粉土的耐久性能显著优于石灰土;木质素与粉土主要发生了水解反应、质子化反应和静电引力作用,最终形成致密稳定的土体结构;15 d龄期养护后,12%掺量木质素改良路基粉土的路用性能指标均优于8%掺量生石灰土,回弹弯沉值在1 mm以内,贯入阻力随养护龄期和贯入深度的变化可表征改良路基土的强度特征;木质素改良路基粉土的土壤质量符合二级标准,论证了木质素固化改良粉土路基技术的可行性和环境友好性。     

掺磷尾矿的海淤固化土路堤强度影响因素研究

以疏浚海淤泥为研究对象,水泥为固化剂,掺入连云港当地固体废弃物磷尾矿砂,达到改善海淤泥工程性质、缩短建设周期、保护环境的目的.采用2因素(水泥添加量和磷尾矿砂掺量)5水平均匀试验确定了不同的配比,利用无侧限抗压强度试验,研究无侧限抗压强度的影响因素,从水稳定性和CBR值两个方面证明,提高磷尾矿砂掺量对海淤固化土强度有促进作用.在试验和理论的基础上提出掺磷尾矿砂海淤固化土的强度公式,并进行回归,固化土存在最小的水泥需要量.