新型GS固化土与水泥土的力学特性对比研究

GS(Gypsum-Slag)土体硬化剂是一种由水泥、钢渣、矿渣和脱硫石膏及其他外加剂组成的新型土体固化材料。将GS土体硬化剂和水泥两种固化剂固化土作为研究对象,通过室内无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验,研究固化土的应力-应变曲线以及土质、固化剂掺量、龄期对固化土力学性能的影响,观察其微观结构,进而对比分析GS土体硬化剂和水泥的特性,并进行现场试验加以验证。研究结果表明:相比水泥土,GS固化土应力-应变曲线存在明显峰值;GS固化土和水泥土的强度均随着掺量和龄期正增长,且GS固化土的长期强度更高;GS固化土和水泥土变形模量分别是其抗压强度的31.11~77.24倍和23.24~71.62倍;GS固化土现场成桩的完整性优于水泥土。相比水泥土,GS固化土具有强度增长快、后期强度高、经济效益好的特点,可较好满足地下工程和路基工程等土体加固应用需求。     

超微粒子水泥加固软土试验研究

应用和研发各种固化材料,对软土进行固化和改性,以改善其工程特性是当今国际上研究的热点课题。通过室内试验,研究了一种新型超微粒子水泥材料（ALOFIX-MC,简称MC）加固软土的效果,分析了其加固和改性机制。试验中,MC以0 %、1 %、2 %、3 %、4 %和5 %的掺量分别掺入到水泥掺量15 %和石膏掺量2 %的软土试样中,配制了6组试样。室内无侧限抗压强度试验结果表明,在15 %掺量的普通水泥土中掺入少量MC就可以显著提高软土的强度和稳定性。扫描电镜（SEM）分析表明,MC的胶结填充作用和MC对水泥水化的促进、孔隙的填充以及其本身的表面吸水作用对加固效果有重要影响。研究成果为进一步提高水泥土的工程性质和减少常规水泥土中水泥掺量提供了一条新的途径。     

玄武岩纤维对水泥固化软土性能的影响研究

水泥固化软土是工程中一种常见的地基处理方法。然而众多工程实践表明,仅利用水泥加固软土,其早期强度偏低,且随着养护龄期的增长水泥固化土体积收缩,易造成工程土体的沉降和开裂等问题。本研究选用玄武岩纤维与水泥共同固化软土,探究玄武岩纤维对水泥固化土强度以及收缩性能的影响。本试验制备了不同水泥掺量、不同玄武岩纤维掺量的固化土试样,对各龄期条件下试样的无侧限抗压强度及收缩性质进行测试,结合力学性质及收缩特征,确定最佳的水泥及纤维掺量。并结合试样的微观结构特征来分析,考虑纤维对水泥固化土强度及收缩变形影响的机理。结果表明：纤维的加入能有效提高水泥土的强度,改善其收缩性。纤维在试样中随机离散分布,纤维的存在可起到一种“桥梁”作用,与水泥的水化产物一起充填于土样孔隙中,使得土颗粒间充分连接起来,限制了颗粒间的位移,提高了试样的强度,抑制了试样的收缩,提高了土体整体的稳定性。研究成果可为软土的有效固化处理及高效利用提供理论及实践参考。     

水泥固化重金属污染土的强度特性试验研究

土体受到重金属离子污染后,会引起土的工程性质的改变,重金属离子的渗出也会给周围环境带来严重的危害。在国外,目前常采用水泥固化技术来处治重金属污染土;而在我国,这方面的研究成果还很少。主要通过系统的室内试验和理论分析,研究了在不同污染物掺量、污染物类型、水泥掺量以及养护龄期条件下固化污染土的强度特性。试验结果表明,金属污染物的存在会导致土体无侧限抗压强度较小幅度的降低,但随着水泥掺入量及养护龄期的增加,土体强度会有显著提高。试验结果还发现,不同的污染物类型及掺入量对固化污染土强度存在不同的影响,NaCl能促进水泥固化土早期强度的提高,而CuCl2和AlCl3则会阻碍水泥与土的固化反应。     

水泥基渗透结晶型防水材料对硫铝酸盐水泥固化土性能影响及机制分析

水泥土固化过程中Ca2+浓度会随水化反应的进行而逐步降低,导致水泥颗粒未完全水化,固化土强度增长受限,而水泥基渗透结晶型防水材料（CCCW）中活性物质能催化未水化水泥颗粒反应。选择硫铝酸盐水泥（SAC）为胶凝材料、CCCW为添加剂,通过单掺与复掺的方式,结合X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SEM）表征,分析了固化土的无侧限抗压强度、水稳定性、耐干湿循环性能及微观结构。结果表明,复掺16%混合料（4%CCCW+12%SAC）的固化土强度是同掺量下单掺SAC固化土强度的1.5倍,且比单掺20%SAC的固化土强度高1.41 MPa;复掺16%混合料（4%CCCW+12%SAC）的固化土泡水2～8 d软化系数平均达0.97,而同掺量下SAC固化土平均仅为0.73;单掺的固化土强度随干湿循环次数增加逐级降低,而复掺混合料的固化土强度呈波浪式发展;CCCW中活性物质能增加固化土中钙矾石生成量并修复微裂缝,钙矾石长径比显著增大,可直接连接两个甚至多个土颗粒,形成三维网状结构,显著提高结晶体的微观加筋、骨架及填充作用,改善SAC固化土强度、水稳定性及耐干湿循环性能。     

石棉纤维粉煤灰水泥加固软土试验研究

为研究石棉纤维加固软土的效果和机理,改善水泥土的脆性破坏特点,提出将石棉纤维的物理加筋作用与水泥、粉煤灰的化学加固作用相结合,通过对不同纤维掺量(0%~9%)的石棉纤维粉煤水泥复合土进行直剪试验、无侧限抗压强度试验、劈裂试验、扫描电镜试验,进而对石棉纤维加筋水泥土的强度性质和影响机理进行探讨。研究表明,石棉纤维配合水泥与粉煤灰能显著提高软土的强度和稳定性,改善水泥土的破坏形式。水泥粉煤灰配比一定时,石棉纤维增强水泥复合土各强度指标值存在最优掺量,纤维添加量在3%~6%之间,石棉纤维的加筋效果在水泥土中能得到很好的发挥,超过最优掺量则会降低复合土的强度值。     

用固化剂GX08加固杭州海湖相软土的强度特性研究

为了验证固化剂GX08加固杭州海湖相软土的效果及考察有机质对水泥固化的不利影响,对固化土的强度特性进行了试验研究。结果表明,有机质的添加会显著阻碍固化土强度的增长,而固化剂GX08能有效增强固化土的强度;固化土强度与有机质含量存在二次函数关系,与水泥掺量呈线性关系,与固化剂GX08掺量和龄期都以对数函数的形式相关;将总灰水比C/W用于固化土强度模型的建立,通过对试验数据的分析与整理,建立了同时考虑固化土中有机质含量、水泥掺量、固化剂掺量和龄期影响的固化土综合强度预测模型。最后对模型进行了推广使用,验证了模型的适用性。     

冻融循环对固化铅污染土强度与孔隙特征影响的试验研究

水泥基固化剂封闭是近年来重金属污染修复治理的主要技术手段之一。冻融循环作用是影响水泥固化重金属污染土力学特性的重要外营力。本文以人工制备的铅污染土为研究对象,结合冻融实验和室内土工试验,研究冻融循环作用对铅污染土无侧限抗压强度的影响。结果表明:随着水泥掺量的增大,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度增大,破坏应变减小;随着铅离子掺量的增大（污染程度升高）,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度q_u降低,应力-应变曲线变化趋势更加相似;水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度q_u随冻融频次的增大而降低;相同冻融频次条件下,随着水泥掺量的增加,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度q_u损失率降低。基于SEM图像对固化铅污染土进行微观结构定量分析,表明随着冻融次数的增加,试样中细颗粒（< 1 μm）和细孔隙（< 2 μm）所占比例均提高。冻融作用对土体结构的破坏可能是导致土样无侧限抗压强度q_u降低的主要原因。     

深层搅拌桩的浆液浓度和龄期对抗压强度影响的试验研究

深层搅拌桩的浆液浓度（水泥掺量）、龄期（水泥土固化时间）和“桩”抗压强度测试方法等的选择，关系到地基加固和基坑围护工程的设计。本文结合工程实践，通过室内和野外对比试验研究，得到了较为满意地结果。     

水泥土的孔隙分布及其对渗透性的影响

以不同水泥掺量的水泥黏土为研究对象,进行核磁共振试验研究水泥掺量对微观孔隙分布的影响,进行变水头渗透试验研究水泥掺量对渗透性的影响,在此基础上调查水泥掺量对渗透性影响的微观机制。研究发现:水泥土的渗透系数随水泥掺量的增大而减小,其中在低水泥掺量（4%~12%）范围内急剧减小,在高水泥掺量（15%~25%）范围内呈现相对缓慢减小趋势;水泥土T₂分布曲线均呈现三峰分布,三峰分别对应于小孔、中孔、大孔,随着水泥掺量增加,T₂分布曲线总面积呈现减小趋势,其中在低水泥掺量范围内,第2峰、第3峰峰面积减小明显,在高水泥掺量范围内,第1峰峰面积显著减小。分析可知,在水泥掺量较低时,水泥水化作用优先堵塞大孔和中孔,导致渗透系数随水泥掺量增加而显著减小;在水泥掺量较高时,水泥掺量的增加主要减少小孔隙面积,大孔和中孔面积变化不大,此时增加水泥掺量对减小水泥土渗透系数的效果相对较差。     

有机质含量对磷酸镁水泥固化土性质的影响研究

许多重要的软土工程譬如基坑、路基工程在破坏后需要快速修复,磷酸镁水泥的出现很好地满足了这一现代建设的要求,但不同地区软土的有机质含量不同,而有机质的含量对固化土的性质有着重要影响。为了研究磷酸镁水泥加固不同有机质含量软土的加固规律,本文通过向烘干后的软土中添加腐殖酸,人为制备不同有机质含量的土样,并取相同条件下PO水泥加固软土作对比,通过相关力学试验得到以下规律:两种水泥在加固不同含量有机质软土的过程中,加固效果都会随着有机质含量的升高而逐渐降低;磷酸镁水泥在快速修复和凝结方面明显优于PO水泥,但磷酸镁水泥中长期加固有机质软土的效果却不及PO水泥。同时利用SEM试验对得到的规律进行了解释并分析其微结构演化特征。该研究成果独到地分析了有机质含量变化对磷酸镁水泥加固效果的影响,证明了磷酸镁水泥可以应用于软土的抢修工程建设中,对加固软土工程具有指导和借鉴意义。     

土体腐殖质对水泥土固化的影响

结合软土工程实例,探讨了腐殖质对水泥土作用的规律性.试验结果表明:水泥土中结合态腐殖酸均与原土差异较大;水泥土中腐殖酸光密度E465 /E665 值变大,松结态w(C)FA /w(C)HA 变大,稳结态w(C)FA /w(C)HA 减小.在水泥土水化反应中,土体腐殖质与Ca 2 、Al 3 等生成钙键、铝键等复合体.     

水泥土搅拌桩法在连云港海相软土地基中的应用

水泥土搅拌桩加固软土地基,其固化剂品种、掺量及施工工艺等都是影响桩身质量的重要因素。这里介绍了连云港海相软土地基水泥土搅拌桩法（湿法）加固的现场研究情况。试验结果表明,连云港海相软土地基宜选用矿渣水泥作固化剂,且掺入量不应小于21 %;采用变掺入量工艺（上多下少）有利于提高桩身上部的质量,改善桩的工作性能。研究结果对于类似工程软土地基的水泥土搅拌桩处理具有指导意义。     

淤泥固化处理中有机物成分的影响

针对有机质对疏浚淤泥固化处理效果产生的影响,研究有机质的主要成分腐殖酸对水泥固化的影响。研究表明,腐殖酸对水泥的水化具有抑制作用,腐殖酸含量对淤泥固化土的无侧限抗压强度和破坏应变的影响存在一个极限含量（3.62 %）,超过这一极限含量,随腐殖酸含量的增加固化土的强度和破坏应变几乎不再变化。同时,研究结果表明,随着腐殖酸含量的增加,固化土塑性增强。     

水泥搅拌法中咬合桩的施工与检测

水泥搅拌法加固软土地基处理方法用于解决立交桥桥头跳车问题是一种比较好的方法，但常出现地基承载力不均及整体性差的问题。水泥土搅拌桩与水泥土搅拌咬合桩共同加固软土地基，有利于提高复合地基承载力及整体性，并能很好解决立交桥桥头跳车问题。文章结合某立交桥引道地基处理工程介绍咬合桩的施工与检测工艺。     

试论软弱路基土的水泥稳定

软弱路基土的处理是公路建设的关键问题，本文在论述土的工程性状的基础上，侧重研究了水泥稳定土的加固机理。同时，结合水泥加固土的内配比试验和工程应用，论述了水泥稳定土的工程性状，从而为水泥稳定土在工程中的广泛应用提供了可靠的理论依据和工程实践经验。     

应用碱性水泥外掺剂固化天津海积软土的试验研究

天津海积软土具有高含水量、低强度、高压缩性、低pH值等特征,不能直接满足工程建设需要,必须进行人工处理。在水泥土搅拌法中使用适量碱性外掺剂NaOH或Na2CO3,可以提高桩身水泥土强度和复合地基承载力,同时能节省大量水泥,降低工程费用。现场试验中将海积软土与分别掺入0.5%NaOH和0.5%Na2CO3的10%水泥就地搅拌,形成两种新型水泥土,在与原状土及20%纯水泥土进行比较后,发现碱性外掺剂可以促使生成大量针状、棒状或纤维状水化硅酸钙晶体,抑制了能产生膨胀作用的钙矾石的生成,同时,有Ca(OH)2晶体析出,它们共同构成土颗粒间和土颗粒表面的充填物和包裹物,使水泥固化土的孔隙明显减小,密度和强度得到极大提高。检测结果显示水泥土强度提高了20%以上,复合地基承载力不小于120kPa。     

生物酶改良淤泥质土的时效强度试验研究

工程中使用水泥石灰等材料加固淤泥质土,由于土中的腐植酸有机质会阻碍水泥胶凝物质的形成,影响加固土长期强度。利用生物酶加固能够有效减小受有机质影响,但加固的时效特征却并不清晰。为探究生物酶固化剂加固淤泥质土的物性指标随时间变化规律,选择两种生物酶加固剂（泰然酶、E3酶）作为研究对象,开展加固土样的不排水不固结三轴剪切试验、光学显微与电镜扫描结合的细观结构测试等进行试验分析,研究结果表明:掺入两类生物酶以及各自改良配方后,土试样抗剪强度相较原状土最低各自提升了316.2%与287.3%。细观结构上泰然酶改良土体形成了板片状的致密结构,通过提高原土体内摩擦角达到增加抗剪强度,E3酶改良土表面则形成不规整的类球状或团聚状结构,强化了颗粒间的黏结作用,提高黏聚力以达到加固的目的。同时生物酶的效能发挥在时间尺度上为非单调增长,从第7天开始生物酶加固土样强度相较空白对照组具有优势,到60天强度逐步接近空白对照组,其作用效果存在明显的强化期（7~60 d）和衰落期（60~90 d）。研究成果对生物酶加固淤泥质土的工程问题解决具有较好的应用价值和理论意义。     

深层水泥土搅拦桩在软土地基处理中的应用

通过对深层水泥土搅拌桩的加固机理及复合地基承载力性状的简要分析,根据国家现行规范,结合具体地基处理工程实例,对深层水泥搅拌桩在软土地区地基加固处理中的方案选择、设计、施工及检测中的常见技术要点作初步探讨。