微生物诱导碳酸钙沉积加固有机质黏土的试验研究

利用尿素水解菌ATCC 11859,开展了不同胶结液浓度下MICP压力灌浆加固有机质黏土的研究试验。通过试验前后试样的无侧限抗压强度、CaCO_3含量、渗透系数、有机质含量以及灌浆过程中流出液Ca~(2+)与NH_4~+浓度的变化,综合评价了MICP压力灌浆加固有机质黏土的效果。结果表明:MICP压力灌浆加固有机质黏土是有效的,处理后试样有机质含量可降低1%～4%,无侧限抗压强度提高可达370%,渗透系数可降低约1个数量级;在本试验的菌液活性(即每分钟水解尿素的量为9.68毫摩尔每升)及浓度(约108 cell/mL)下,胶结液浓度对处理效果有明显影响,提高0.25M胶结液中的urea浓度,可显著提高处理后土体的无侧限抗压强度。     

建筑垃圾细料生产流动化回填材料的性能

以灰砂比0.03、0.05和0.08,粉砂比0、0.05、0.1、0.15和0.2为设计参数,对建筑垃圾回填材料进行设计。通过试验对回填材料的流动性(流动度、泌水率)、无侧限抗压强度以及应力应变曲线、本构关系模型和弹性模量等进行研究。研究结果表明:回填材料的流动度受水固比影响较大,两者接近线性关系;流动度在200~250mm范围,泌水率在4%~8%之间;回填材料抗压强度与灰砂比和水固比之间存在很好的幂指数关系;回填材料应力应变曲线形状与普通混凝土的相似,在此基础上提出回填材料的本构关系模型;回填材料无侧限抗压强度与弹性模量之间存在很好的指数关系。     

赤泥基固化剂固化/稳定铅锌镉污染土的强度及浸出特性研究

采用赤泥–磷石膏–水泥(RPPC)、赤泥–磷石膏–生石灰(RPCA)两种赤泥基固化剂以及普通水泥(PC)对人工制备的铅、锌、镉污染土进行固化/稳定化,进一步优化赤泥基固化剂的配比。对养护7和28d后的试样开展无侧限抗压强度、毒性浸出试验和pH梯度试验。研究发现,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,赤泥基固化剂固化样的无侧限抗压强度逐渐增加,且强度间差值逐渐增加。三种固化剂的固化样浸出液pH值均分布在7～9范围内。28 d养护龄期后,15%掺量的赤泥基固化剂均有较好的强度和固化效果。相较而言,RPPC固化剂比RPCA固化剂具有更好的固化/稳定化效果,其无侧限抗压强度较高,重金属浸出浓度较低。pH梯度试验结果表明,pH=8时RPPC固化样的重金属浸出浓度最低。不同的浸提剂pH值下,浸出浓度仍满足随掺量增加而增加的趋势。     

佛山市汾江河疏浚淤泥固化试验研究

汾江河疏浚淤泥的含水率和有机质含量均较高,为了使其达到填埋要求,研究了水泥、石灰和高炉矿渣的单一或组合固化效果.结果表明,随着固化时间的延长,固化淤泥的含水率降低,无侧限抗压强度(UCS)升高;当采用单一固化材料时,水泥和石灰对淤泥的固化效果显著,而高炉矿渣的固化效果不明显;当水泥和石灰的掺入量均为5％、高炉矿渣的掺入量为15％～20％时,固化淤泥的含水率及无侧限抗压强度能达到填埋要求.另外,通过测定浸出液中的重金属浓度发现,水泥、石灰和高炉矿渣复合固化剂对淤泥中的重金属具有一定的固定效果.     

钢渣-矿渣-氟石膏基胶结材固结铜尾矿性能

水泥作为传统尾矿固结材料造成尾矿充填成本居高不下,而钢渣和氟石膏等工业废渣利用率不高,因此采用其制备钢渣矿渣氟石膏基胶结材来替代水泥,需要对其固结尾矿性能进行研究。通过对不同时间尾矿固结浆体的泌水量及流动度、不同水化龄期抗压强度变化趋势研究,发现钢渣矿渣氟石膏基明显优于P·O 42.5级水泥和中国2种常用尾矿固结剂,其尾矿固结体浸出液3d后的PH值均在9.0以下,远低于这3种高碱性尾矿固结材料,浸出液氟离子浓度极低,对环境影响小。SEM分析也显示掺钢渣矿渣氟石膏基胶结材的尾矿固结体具有较为密实的微观结构。     

复合矿粉水泥土的无侧限抗压强度试验

将工业中生产的废渣制作成的复合矿粉掺加至水泥土中,既增强其性能,同时也可达到利废环保的目的。通过室内无侧限抗压强度试验,运用正交试验方法研究了影响复合矿粉水泥土抗压强度的主要因素及其影响规律。通过极差和方差分析可知,水泥掺量对复合矿粉水泥土的无侧限抗压强度的影响最大,其次是龄期,复合矿粉的影响最小。复合矿粉水泥土的早期强度提高主要是由于水泥的水化,而由矿粉和粉煤灰组成的复合矿粉具有微集料效应和火山灰效应,从而可改善水泥土的强度。     

沥青路面冷再生基层混合料试验研究

结合湖北宜昌荷当公路路面大修工程,对以水泥作为添加剂的沥青路面冷再生基层击实指标和7 d浸水无侧限抗压强度进行了试验研究,研究结果表明:水泥稳定沥青混合料的最佳含水率和最大干密度随着水泥掺量的增加而增大,且变化的趋势随着材料的不同而不同,掺水泥稳定原面层和基层混合料的击实指标比掺水泥稳定单一基层混合料的击实指标小;随着水泥掺量的增加,水泥稳定沥青混合料的无侧限抗压强度值逐渐增大,且随着水泥掺量的增加,抗压强度平均值和代表值增大的幅度逐渐减小;掺入水泥稳定原面层和基层混合料的无侧限抗压强度比掺入水泥稳定单一基层的混合料的抗压强度值要小;水泥掺量大于5.5%时,混合料的无侧限抗压强度达到路用标准。     

ZZLS绿色生态护坡材料的强度试验研究

研究一种强度和抗侵蚀能力较高，且草灌植被可生长的ZZLS绿色生态护坡材料。利用扫描电镜和能谱技术，分析材料的微观结构和胶结成分，剖析了材料的植生功能和强度机制。基于室内试验成果，分析了材料的无侧限抗压强度和变形模量的变化规律，利用二次抛物线模型模拟其应力．应变关系，给出了模型的试验参数。结果表明，ZZLS材料的多孔结构有利于植被生长，水泥水化物是提高材料强度和团聚体水稳性的主要因素。随龄期和水泥掺量的增加，ZZLS材料的无侧限抗压强度表现为指数增长关系。水泥掺入比在12％以上时，龄期增长对材料强度增长率影响显著，因此，建议工程中优先采用12％～15％的水泥掺入比。ZZLS材料的应力．应变关系用二次抛物线模型描述比较理想，其平均变形模量和极限变形模量与无侧限抗压强度有着较好的线性相关关系。     

菌丝复合轻质土的制备及力学特性研究

利用真菌天然生长得到了一种新型轻质土工填料。通过无侧限抗压强度、渗透试验、电镜扫描、CT扫描试验研究了菌丝复合轻质土工填料的物理力学与细观特性。研究发现:菌丝复合轻质土是一种利用菌丝定殖、黏结和缠绕基质材料后形成的多孔、轻质回填材料;菌丝的定殖程度对菌丝复合轻质土的强度有着重要的影响。菌丝复合轻质土的渗透系数接近粉质黏土,渗透性随骨料含量的添加而降低,但降低速率与菌丝定殖程度有关。骨料的添加提高了菌丝复合轻质土的强度,且菌丝的定殖程度越高,骨料对强度的提升作用越明显。添加骨料的菌丝复合轻质土满足回填材料的强度要求,表现出较好的韧性,峰值强度与残余强度的比值稳定在1.15~1.22。建立的菌丝复合轻质土抗压强度与骨料含量的函数表达式可以较好的预测抗压强度。菌丝复合轻质土的生产工艺简单,能耗低且无环境污染,有望成为新型的轻质回填材料。     

磷石膏基尾矿胶结充填材料研究

以磷石膏、固硫灰为主要材料，水玻璃为碱性激发剂，尾矿为细骨料，制备了磷石膏基尾矿胶结充填材料。围绕胶结充填材料的流动性、泌水性、力学性能、体积变形性能，研究胶凝材料、胶砂比、质量浓度对充填材料性能的影响，通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究其水化产物组成及微观形貌。结果表明：当胶结材料配比为磷石膏∶固硫灰∶水泥熟料=30∶63∶7，外掺水玻璃1.1%，胶砂比1∶2，质量浓度为78%时，成本较低，其工作性能良好，7、28 d无侧限抗压强度分别为1.06、4.48 MPa。     

水泥固化锌污染高岭土强度及微观特性研究

采用水泥作为固化剂对锌污染高岭土进行固化稳定处理,对固化后养护7 d和28 d的人工锌污染土的液塑限特性,无侧限抗压强度和变形模量特性,土样pH特性,以及微观机理进行了研究.结果表明,液塑限随锌离子浓度增加而降低.随锌离子浓度增加,固化污染土的无侧限抗压强度值总体均呈下降趋势;随试样pH值升高,无侧限抗压强度值增大;变形模量E₅₀均随锌离子浓度增大而减小;水泥的主要水化产物的数量均随锌离子浓度的增加而减少,且由成熟形态向早期形态退化,并最终消失.随着锌离子浓度的增加,试样中的直径1～10 μm的孔隙数量明显增加,并且伴随着直径0.01～1 μm的孔隙数量的减小.     

微生物矿化技术固化石墨尾矿的影响因素研究

研究了不同因素对石墨尾矿固化效果的影响,包括菌液浓度、胶结液浓度、胶结液pH和环境温度。采用正交试验设计,以试样无侧限抗压强度（UCS）为指标,评价试样的固化效果,并给出各因素的推荐值及对固化效果影响的优先顺序。     

固化/稳定化和软土加固污染土的强度和浸出特性研究

研究了固化/稳定化和软土加固两种土壤搅拌技术修复英国Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土的强度和浸出特性。使用的固化剂为氧化镁和高炉矿渣。选取现场固化/稳定化和软土加固处理后取回实验室分别养护1.5 a和1a的试样,开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对两种技术处理复合污染土的强度和浸出特性的影响。研究结果表明,氧化镁–高炉矿渣可以显著提升污染土强度,固化土无侧限抗压强度均值均超过英国的设计值350 kPa;浸出结果表明修复后除部分样中Ni不达标,Cu和Pb的浸出浓度均达到英国饮用水标准。氧化镁和高炉矿渣联合使用可以有效固化Ni。相较于软土加固技术,固化/稳定化技术修复污染土pH值更高、Ni浸出浓度和有机物浸出浓度更低,在固化重金属和有机物复合污染土方面效果更加显著。场地深度对修复后污染土的性质影响微弱。     

甲基硅酸钠稳定黄泛区粉砂土试验研究

为了研究甲基硅酸钠对黄泛区粉砂土性能的影响,对掺有甲基硅酸钠的粉砂土进行了击实试验、强度试验、XRD测试及渗透能力测试。结果表明:试样的最大干密度和最佳含水率随掺入材料的不同发生改变;无侧限抗压强度随着养生时间的增加而增加;与同龄期的水泥稳定粉砂土相比,水泥甲基硅酸钠稳定粉砂土的无侧限抗压强度分别增加了17.43%、4.61%、16.76%;7d龄期试样无侧限抗压强度能代表28d龄期试样的无侧限抗压强度;X射线衍射结果表明,养生3d的水泥甲基硅酸钠稳定粉砂土中存在SiO_2、CaCO_3等化合物;水泥甲基硅酸钠稳定粉砂土试样的渗透系数为8.84×10~(-5),很好地提高了粉砂土的抗渗性。总之,甲基硅酸钠能明显改善粉砂土的力学性能与抗渗性能。     

沥青道路冷再生系统中水泥基胶结效应

设定不同配比的再生沥青混合料(RAP)和不同水泥掺量,通过标准击实、无侧限抗压强度、水稳定性、模量性能以及SEM测试,研究了水泥在RAP中的胶结效应。结果表明:RAP中沥青含量与稳定土的质量比(A/S)为0.4时,随着水泥掺量的增大,RAP的最大干密度从1.91 g/cm3增加到2.00 g/cm3。水泥掺量一定时,随着废旧沥青含量的增加,RAP的最大干密度随随之增大;掺6%水泥的RAP无侧限抗压强度从1.48 MPa增加到2.63 MPa,随之减小到2.28 MPa。使用的材料体系中,A/S=0.4,掺6%水泥,用水量9.5%时,再生料获得最好性能。试件浸水后抗压强度普遍降低,但与干燥试件无侧限抗压强度变化趋势一致。对RAP的模量试验表明高温状态下RAP混合料的路用性能最差。SEM测试表明:水泥的水化使得混合料中有针状钙矾石和纤维状C-S-H凝胶相互交织搭接,形成网络结构,将集料颗粒包裹起来,这是RAP产生强度的主要因素。     

水泥固化/稳定化场地污染土的效果分析

针对目前原位固化/稳定化技术的长效性以及不同污染场地对固化/稳定化处理效果影响的不确定性,通过对比水泥-粉煤灰固化剂处理的污染土在不同固化剂配比下的强度、pH和重金属的浸出随时间的变化情况,研究对比了其在英国两个实际场地修复项目之间的处理效果。涉及的两个污染场地分别位于英国的密德萨斯地区和Castleford,Yorkshire地区,均不同程度地被重金属(Cu、Ni等)和有机物所污染。通过实测现场固化污染土不同时间点的无侧限抗压强度和两种标准(TCLP和BSEN 12457)下的浸出液污染物浓度,给出了两个项目中水泥-粉煤灰固化污染土的强度和pH随时间变化的曲线;计算得出了不同时间点Cu和Ni的固定效率。现场试验结果表明,两种重金属在所有水泥-粉煤灰固化污染土0.08~17 a间的时间点上的固定效率均超过99.4%;最后,通过比较两个项目中在不同时间点所测得的强度、浸出等数据,验证了水泥固化污染土在工程实例中长达17 a的有效性。     

原料配比对氯氧镁水泥稳定砾石土强度的影响研究

氯氧镁水泥(MOC)具有抗冻性好和抵抗盐卤腐蚀的特点。研究MOC用作高寒盐碱地区公路工程无机结合料稳定材料的可行性,探讨原料配比对MOC稳定材料抗压强度的影响规律。制作试件,测定试件的无侧限抗压强度并分析物相组成。结果表明:卤水浓度较低(7.48%)时,活性MgO/MgCl_2物质的量比(Mg/Cl比)较大,MOC稳定砾石土的主要水化产物是Mg(OH)_2,无侧限抗压强度较低;卤水浓度升高(9.35%)时,Mg/Cl比降低,水化产物中出现3Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(P318)和5Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O(P518);主要水化产物为P318时无侧限抗压强度升高,主要水化产物为P518时无侧限抗压强度最高。轻烧镁粉掺量越大,水化产物越多,MOC稳定材料的无侧限抗压强度越大。MOC稳定材料的无侧限抗压强度决定于物相组成;卤水浓度、Mg/Cl比、轻烧镁粉掺量和卤水掺量是物相组成的重要影响因素。MOC稳定材料产生强度的机制包括活性MgO的水化作用及其水化产物的碳化作用、MgCl_2·6H_2O的结晶作用、填充作用、机械压实和离子交换作用。     

水泥加固酸污染土无侧限强度特征

污染土是利用水泥固化处理后,土体的强度得到提高。针对该项技术,采用水泥固化法处理酸污染土,通过两种试验方案,对水泥加固酸污染土的无侧限抗压强度特性进行研究。试验所用酸污染土用浓硫酸配置人工制备而成,并考虑了不同水泥掺量、不同硫酸浓度和不同龄期对水泥加固酸污染土强度的影响。试验表明:水泥固化酸污染土的强度与水泥掺量和硫酸含量有密切关系,二者共同作用决定其强度的变化。在一定硫酸浓度(2~16g/kg)条件下,伴随硫酸含量的升高,水泥掺量较低时,无侧限抗压强度整体呈明显下降的趋势;水泥掺量较高时,无侧限抗压强度呈缓慢上升的趋势。随着水泥掺量提高,土样的无侧限抗压强度达到峰值时所对应的硫酸含量也逐渐变大。     

丙烯酸酯-水泥复合注浆材料制备及其性能研究

将丙烯酸酯注浆材料加入到水泥浆液中,对复合浆液的结实率、固结体的无侧限抗压强度以及抗水冲刷性进行了研究。结果表明:复合浆液结实率均高达95%以上;养护28 d,水灰比为2.0的复合浆液固结体抗压强度较纯水泥浆液提高了5.43 MPa,而水灰比为1.0的复合浆液固结体抗压强度较纯水泥浆液提高了9.95 MPa;当动水流速达到0.6 m/s时,复合浆液固结体残留率均大于65%,而纯水泥浆液残留率降至15%以下,最低仅为3.9%。     

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。