流态地聚物固化土强度特性及其强度预测

地聚物胶凝材料能够替代水泥基胶凝材料作为固化剂应用于狭窄肥槽回填等工程问题中,有效降低水泥生产过程中的污染及能耗,但目前对于流态地聚物固化土胶凝材料的研究较少。采用3种新型绿色胶凝材料联合碱激发剂固化工程渣土形成流态地聚物固化土,通过对比其无侧限抗压强度,探究每种胶凝材料对于固化土强度特性的影响,同时建立强度预测模型,分析不同因素对于强度的影响程度。研究结果表明：固化土的强度随着碱激发剂模数的增加先提高后降低;固化土强度随着高炉矿渣（GGBS）、粉煤灰、稻壳灰掺量的增加均呈上升趋势,随着稻壳灰粒径的增长呈下降趋势;碱激发剂模数增至1.2、GGBS掺量增至10%、粉煤灰掺量增至8%和稻壳灰掺量增至11%时,固化土强度提升最为显著;强度预测模型预测结果的平均相对误差仅为5.57%,预测结果较为精准;预测模型中各层权值的计算结果表明养护龄期对于固化土强度影响最大,稻壳灰粒径影响程度最小。研究结果可以为固化土在实际工程的应用提供理论支持。     

粉磨方式对矿渣-粉煤灰基复合胶凝材料的影响

<正>我国每年排放的矿渣、粉煤灰固态工业废弃物达数亿吨,大部分矿渣、粉煤灰具有潜在的活性和胶凝性,经过激发活化可以变成极好的活性矿物掺和料或者胶凝材料。本实验采用不同粉磨方式对矿渣-粉煤灰基胶凝材料的影响进行研究,拟探寻出一种最佳的粉磨矿渣-粉煤灰基胶凝材料的工艺。     

矿渣胶凝材料固化软土的力学性状及机制

利用矿渣胶凝材料固化软土,既可利用工业废渣,又能减少水泥的用量。以矿渣胶凝材料固化黏土、砂土二种软土。发现矿渣胶凝材料加固软土的效果远好于水泥、石灰,其9 %掺量的固化土28 d的无侧限强度达到2.0 MPa以上,普遍高于15 %掺量的水泥固化土,且其28 d固化土的软化系数普遍高于90 %以上,固化黏土后CBR值远高于同掺量的石灰固化土。X衍射结构分析表明,矿渣胶凝材料水化时产生的高强难溶的矿物晶体是其固化软土效果好的主要原因。因此,矿渣胶凝材料是一种性能优异的软土加固材料。     

橡胶颗粒改良粉煤灰土的动力特性试验研究

对橡胶颗粒改良粉煤灰土的动强度、动模量、黏聚力和内摩擦角进行了动三轴试验研究,并将试验结果与粉煤灰土的动力特性加以对比,分析表明：粉煤灰土及橡胶颗粒改良粉煤灰土在同一围压下动强度均随破坏周数的增加而减小;在同一破坏周数下动强度随着围压的增加而增加;粉煤灰土的黏聚力为203.73 kPa,内摩擦角为11°;橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力为227.26 kPa,内摩擦角为17°,橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力增大了23.53 kPa,提高了11.55%;粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量高于橡胶颗粒改良粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量。研究表明,橡胶颗粒改良后的粉煤灰土具有动强度高、黏聚力和内摩擦角大的特点,从而说明橡胶颗粒改良后的粉煤灰土可以作为季冻区路基冷阻层材料     

湖底淤泥固化土的环境耐久性研究

为了评价淤泥固化土的环境耐久性,采用矿渣体系的碱激发胶凝材料(矿渣粉、偏高岭土、石灰和水玻璃)和普通硅酸盐水泥为固化剂,通过开展无侧限抗压、冻融循环、Na2SO4及NaCl浸泡侵蚀、扫描电镜和EDS-Mapping试验,分析了侵蚀环境下固化淤泥土的典型水化产物、强度演变规律、质量损失率和微观结构特征,结果表明,碱激发固化淤泥内部生成的水化硅铝酸钠凝胶(N-A-S-H)能有效提高强度,但是冻融循环和浸泡侵蚀均会导致固化土强度劣化;水泥固化淤泥受硫酸盐侵蚀后,钙矾石会呈现簇状发展而产生膨胀开裂,导致强度下降;碱激发固化剂的抗氯离子能力优于硫酸根离子,综合环境耐久性优于普通硅酸盐水泥。     

碱激发材料固化低液限粉黏土路用性能及抗冻融特性研究

以伊犁地区S315线蜂场至尼勒克段低液限粉黏土为研究对象,以碱激发材料为固化剂,对粉质黏土和其固化土开展了路用性能指标试验与冻融循环试验,并利用电镜扫描试验(SEM)与X射线衍射试验(XRD)研究了固化土的微观特征,探讨了碱激发材料对粉质黏土路用性能指标与抗冻融特性的影响.试验结果表明,固化土的无侧限抗压强度与抗剪强度...     

粉煤灰—CaO胶凝尾矿免烧建筑材料的显微形貌特征及反应机理研究

本文利用粉煤灰－CaO无熟料粉煤灰水泥作为生产尾矿免烧建筑制品的胶凝材料，采用常压湿热养护技术，实验研究了粉煤灰－CaO胶凝体系和粉煤灰－CaO－尾矿蒸养体系，运用SEM研究手段，对不同工艺条件下粉煤灰水泥及尾矿建筑材料的显微形貌特征进行了研究，并对蒸养过程中的反应机理进行了探讨。     

湖泊底泥改性固化的强度特性和微观结构

将灰渣胶凝材料作为改性剂应用于湖泊环境疏浚底泥的固化处理,研究了改性淤泥的强度特性,探讨灰渣胶凝材料对淤泥的改性机理。改性淤泥的抗压强度试验结果表明,当灰渣胶凝材料质量掺入比为5 %时,能够显著提高改性淤泥的各个龄期强度;当掺入质量比为12.5 %时,28天强度可以达到1.55 MPa。改性淤泥的早期强度较高,后期强度能持续增长,同时具有良好的耐水浸泡性能。SEM分析表明,灰渣胶凝材料能与底泥颗粒中的活性物质发生火山灰反应,形成高强难溶的胶结物,使改性淤泥中大孔隙数量减少,改善了淤泥土颗粒之间的胶结性能。这说明灰渣胶凝材料是一种性能优异的底泥改性材料。     

利用膨胀珍珠岩制备外墙保温板的实验

以我国河南信阳膨胀珍珠岩为主要轻质骨料,分别采用以碱激发沸石为胶凝材料并通过养护和以碱激发凝灰岩、沸石及硅藻土的混合料为胶凝材料,并通过烧结两种方法制备膨胀珍珠岩外墙保温板。在第一种制备方法中,研究了水玻璃模数、膨胀珍珠岩/胶凝材料、养护制度和成型压力对膨胀珍珠岩外墙保温板性能的影响;在第二种制备方法中,研究了膨胀珍珠岩/胶凝材料、成型压力、烧结温度和时间、膨胀珍珠岩的粒级配比对膨胀珍珠岩外墙保温板性能的影响。结果表明,第一种制备方法的优化条件为:水玻璃模数=1.0、膨胀珍珠岩/胶凝材料=1.50~1.75、养护温度=80℃、养护时间=24 h、成型压力=0.375 MPa,此条件下制备的膨胀珍珠岩外墙保温板的性能为:体积密度=286 kg/m3、抗压强度=0.49 MPa、抗折强度=0.25N/mm2、导热系数=0.073 W/(m·℃)。达到了GB/T 10303-2001 350号并且接近250号合格品的各项指标。第二种制备方法的优化条件为:膨胀珍珠岩/胶凝材料=1.613、压缩比=2、烧结温度=600℃、保温时间=0.5h、1.25~2.5 mm膨胀珍珠岩:0.50~1.25 mm膨胀珍珠岩=7.5:2.5。此条件下制备的膨胀珍珠岩外墙保温板的性能为:密度=236 kg/m3,导热系数=0.068 W/(m·℃),抗压强度=0.61 MPa。达到了GB/T 10303-2001 250号优级品的各项指标。以有机硅为防水剂,采用浸泡法进行了膨胀珍珠岩外墙保温板的防水实验。当样品浸入浓度为1/60的防水剂溶液中10 min,膨胀珍珠岩外墙保温板的吸水率最小,质量吸水率为17.13%,体积吸水率为4.28%。     

矿渣粉加固粉土的理论分析及路用性能研究

提出了矿渣粉加固粉土的相关理论。将矿渣粉在加固土中的作用归结为火山灰胶凝效应和微集料填充效应,而火山灰胶凝效应又可进一步归结为水化作用、激发作用和离子交换作用;认为微集料填充效应与矿渣粉细度极为相关;用框图归纳了矿渣粉加固土的两种作用效应。进行了矿渣粉、石灰粉加固土无侧限饱水抗压强度、水稳定性、冻稳定性、温度收缩和干燥收缩等路用性能试验,并进行比较。结果表明,矿渣粉加固土所测路用性能指标优于石灰粉加固土。为工程应用提供了试验依据。     

稻壳灰-地聚物固化土力学特性及机理分析

为了研究绿色环保新型流态固化土在狭窄肥槽回填等工程问题中的应用,提出稻壳灰联合地聚物固化工程渣土形成流态稻壳灰-地聚物固化土。采用无侧限抗压强度（UCS）试验、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析（EDS）等测试方法,研究稻壳灰的掺量与粒径对稻壳灰-地聚物固化土的无侧限抗压强度（UCS）的影响规律,并探讨了稻壳灰掺量与粒径对其微观结构影响规律。结果表明:稻壳灰-地聚物固化土的净浆流动度与稻壳灰的掺量、粒径呈负相关关系,其凝结时间与稻壳灰掺量呈正相关关系,但与稻壳灰的粒径呈负相关关系;稻壳灰-地聚物固化土UCS值随着稻壳灰的掺量增加、粒径降低而显著提高,当稻壳灰的掺量增加到10%后,强度提升效能降低,初步判定稻壳灰的最优掺量为10%;固化过程中产生水化硅铝酸钠（N-A-S-H）和水化硅酸钙（C-S-H）2种凝胶,起到填充内部孔隙和胶结土颗粒的作用,使整体结构趋于完整,是稻壳灰-地聚物固化土强度提升的根本原因。研究成果可为稻壳灰在流态固化土的工程应用提供理论依据。     

矿渣−粉煤灰地聚合物固化砂土力学特性研究

硅酸盐水泥作为常规的土壤固化剂存在高能耗、高排放等问题,研究人员一直在寻求一种更加经济环保的水泥代替品。使用基于高炉矿渣（ground granulated blast-furnace slag,简称 GGBS）、粉煤灰（ fly ash,简称 FA）的地聚合物对砂土进行加固,通过调整激发剂的种类和配比、矿渣与粉煤灰比例、水灰比和养护条件等,研究不同因素对地聚合物固化砂土力学性能的影响。通过无侧限抗压强度（unconfined compressive strength,简称 UCS）测试、电子计算机断层扫描（ computed tomography,简称 CT ）分析、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,简称 SEM）对试样进行了深入研究。结果表明：基于 GGBS-FA 的地聚合物可有效地提高砂土的力学性能;复合激发剂的加固效果优于单组分激发剂;低温不会明显降低地聚合物固化砂土的最终力学性能,仅延缓了地质聚合反应和结构的形成;碱性环境对地聚合物固化砂土的强度有促进作用;酸性环境及长时间暴露在空气中,会降低地聚合物固化砂土的强度。     

California Bearing Ratio and Brazilian Tensile Strength of Mine Overburden–Fly Ash–Lime Mixtures for Mine Haul Road Construction

The production and utilization of coal is based on well-proven and widely used technologies. Fly ash, a coal combustion byproduct, has potential to produce a composite material with controlled and superior properties. The major challenges with the production of fly ash are in its huge land coverage, adverse impact on environment etc. It puts pressure on the available land particularly in a densely populated country like India. In India the ash utilization percentage has not been very encouraging in spite of many attempts. Stabilization of fly ash is one of the methods to transfer the waste material into a safe construction material. This investigation is a step in that direction. This paper presents the results of an investigation on compressive strength and bearing ratio characteristics of surface coal mine overburden material and fly ash mixes stabilized with lime for coal mine haul road construction. Tests were performed with different percentages of lime (2, 3, 6 and 9%). The effects of lime content and curing period on the bearing ratio and tensile strength characteristics of the stabilized overburden and fly ash mixes are highlighted. Unconfined compressive strength test results cured for 7, 28 and 56 days are presented to develop correlation between different tensile strengths and unconfined compressive strength. Empirical models are developed to estimate bearing ratio and tensile strength of mine overburden–fly ash–quick lime mixtures from unconfined compressive strength test results.     

高钙粉煤灰加固促淤地基机理和性状试验研究

结合高钙粉煤灰与上海浦东国际机场工期促淤软土拌和后加固土体的室内外试验,指出高钙粉煤灰足加固促淤软土地基的一种新型材料。基于在不同掺灰量、不同游离氧化钙含量和添加不同激发剂情形下拌和灰土的室内物理力学性能试验,探讨了高钙粉煤灰加固促淤软土的固化机理和工程特性,加固后土体在无侧限抗压强度、变形、渗透特性以及抗液化能力等方面均有明显改善,指出灰土强度与掺灰量、土体改性激发剂的品种和数量以及养护龄期有关,高钙灰与土体拌和后自膨胀特性下降为12％,消除了高钙灰的体积不稳定问题。现场进行粉喷桩加固软土地基试验表明,复合软土地基的极限承载力达到240kPa以上,可以替代水泥土搅拌桩,桩间土体强度和变形也得到改善。加固场地地下水质分析表明,高钙灰加固促淤软土地基不会影响地下水质和环境。     

气泡混合轻质土干湿循环和硫酸钠耐久性试验研究

采用水泥和地聚合物作为固化剂制备气泡混合轻质土,测试水泥轻质土（LCSC）和地聚合物轻质土（LGSC）在干湿循环和硫酸钠长期浸泡环境下的无侧限抗压强度和质量变化率,并相互进行对比,分析干湿循环级数和硫酸钠浸泡环境对其强度特性的影响规律。结果表明,标准养护地聚合物轻质土强度约为水泥轻质土的2倍;干湿循环后地聚合物轻质土强度随干湿循环级数衰减较快且破坏程度逐渐增大,水泥轻质土强度未出现明显衰减,与水泥轻质土相比,地聚合物轻质土抗干湿能力较差;硫酸钠溶液浸泡120 d后,地聚合物轻质土强度出现小幅下降,约为标准养护28 d试样的80%;水泥轻质土出现开裂破坏,与水泥轻质土相比,地聚合物轻质土抗硫酸钠侵蚀能力较强。     

水泥粉煤灰加固有机质土的试验研究

对于高有机质含量的泻湖相软土,单纯采用水泥不能有效提高该软土的力学性能,因此提出了采用水泥和粉煤灰作为固化剂的加固方法。通过不同水泥掺入量、粉煤灰掺入量和龄期下水泥土的无侧限抗压强度试验,分析了水泥粉煤灰固化土的强度规律和变形规律,探讨了水泥和粉煤灰加固高有机质含量软土的机理。结果表明,粉煤灰对于水泥试块的早期强度影响较小,对后期强度影响较大;粉煤灰最佳掺入量为12％,超过此掺入量水泥土强度反而会降低,粉煤灰水泥土的破坏应变、E50也在粉煤灰掺量为12％时分别达到最低值和最大值。水泥掺加粉煤灰可有效地提高高有机质含量软土的强度。     

工业废渣加固土强度特性

工业废渣的资源化是解决工业废渣环境污染的有效途径之一。以粉煤灰和高炉矿渣为固化剂,石灰为碱性激发剂,对黏土进行加固。通过室内试验的方法,分析固化剂掺入量、养护龄期等对固化土无侧限抗压强度、pH值和饱和度等发展规律的影响。试验结果表明,固化土的无侧限抗压强度随固化剂掺入量的增加而增大,随养护龄期的增加而增大,提出一个综合反映固化剂掺入量、养护龄期和压实度等因素对固化土强度影响规律的综合影响因子,固化土强度与综合影响因子呈负指数函数关系;粉煤灰+石灰和高炉矿渣+石灰可有效改良土体无侧限抗压强度特性;石灰是一种有效的碱性激发剂,可提供工业废渣发生火山灰反应的高碱性环境。试验成果为工业废渣改良不良土质的设计提供试验依据。     

冻融作用下PPF稳定土力学性能研究

为了研究冻融作用下外加材料稳定土的力学性能,以一种国产土壤固化剂（TG固化剂）加固低剂量水泥石灰稳定土为研究对象,通过冻融前后的无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验和抗压回弹模量试验,研究不同压实度、聚丙烯纤维（PPF）掺量稳定土的力学性能。结果表明：稳定土的抗压强度、劈裂强度及回弹模量均随冻融次数的增加而降低,经历6次冻融循环后,强度、模量损失率基本稳定。冻融前后稳定土的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量以及强度、模量的残留百分比均随着压实度和PPF掺量的提高而增大。结合工程实际情况,选取压实度为95%,0.2% PPF综合稳定土进行冻融试验,得到抗压强度残留比（BDR）达到59.32%,质量变化率仅为6.28%,研究表明,PPF综合稳定土具有优良的冻稳定性,可用作路面基层材料。     

Mechanical Behavior and Sulfate Resistance of Alkali Activated Stabilized Clayey Soil

Clayey subgrade soil requires treatment in order to make the subgrade stable for pavement structures. Treatment of clayey soil i.e. stabilization of clayey soil by cement, lime, and fly ash are established techniques used in geotechnical and highway engineering. Stabilization by alkali activation of fly ash is reported recently but literatures are limited. Present study investigates the stress strain behavior, peak stress and ultimate strain of clayey soil stabilized by slag and slag-fly ash blending by alkali activation. The peak stress as high as 25.0 N/mm² may be obtained at 50% slags content when 12 molar sodium hydroxide solutions were used. Peak stress, ultimate strain and slope of stress–strain curve of stabilized clay are controlled by Na/Al and Si/Al ratios. Stress–strain response and peak stress of slag and fly ash blended specimen are not governed by Na/Al and Si/Al ratios; rather the behavior is dependent predominantly on slag content.     

Stress–Strain Behaviour of Flowable Fill

Flowable fill is a self-levelling and self-compacting, cementitious material which is primarily used as a backfill. It is a mixture of fine aggregates, small amount of cement, water and a by-product material. In this present experimental study, three industrial by-products namely fly ash, rice husk ash and quarry dust were used as constituent materials in flowable fill. Mix proportions were developed for different combination of these industrial by-products, in addition to small amount of cement content. The main objective of the present investigation is to study the stress–strain behaviour of these mixes, namely unconfined compressive strength (UCS), strain corresponding to peak stress, strain corresponding to fracture and modulus of elasticity. In addition, several mixes were tested for few other properties such as flowability, density, water-absorption and volume changes. The range of strengths, strains and moduli of elasticity obtained for these flowable fill mixtures represents different types of clay soils ranging from soft clays to very stiff clays. Thus, industrial by-products such as fly ash, rice husk ash and quarry dust can be beneficially added in flowable fill that offers comparable strengths to soils used for conventional fills and many other low-strength applications.