垃圾填埋场污泥灰改性黏土衬垫的强度特性及微观结构

为评价污泥灰改性黏土作为填埋场衬垫防渗材料的可行性,分析污泥灰改性黏土强度特性及孔隙结构,针对受垃圾渗沥液腐蚀的纯黏土与污泥灰掺量为1%～5%的改性黏土,采用直接剪切试验分析其抗剪强度变化规律,采用低温氮气吸附试验分析剪切变形后试样的孔隙结构组成。结果表明,改性黏土属于VI型等温线,并存在H3型滞后环,且2～6 nm介孔的数量占比较大。受垃圾渗沥液腐蚀后,黏土抗剪强度大幅下降,黏聚力与内摩擦角分别下降60.12%和19.17%;黏土的最大氮气吸附量降低16.19%,且孔隙分布双肩峰发育不完全;随污泥灰添加量的增加,改性黏土抗剪强度增大,且孔隙分布逐渐恢复双肩峰形式,总孔容增大。     

微晶白云母/PVC复合材料的制备及力学性能研究

针对中国川西地区发现的一种新型矿物资源微晶白云母,以硅烷偶联剂KH-550为改性剂,对微晶白云母进行改性研究,并将表面改性后的微晶白云母加入聚氯乙烯(PVC)材料中制得微晶白云母/PVC复合材料。测试改性粉体与石蜡体系的粘度及复合材料的力学性能,并采用扫描电子显微镜测试研究其微观结构。结果表明:硅烷偶联剂KH-550能有效改善微晶白云母表面与有机物质的界面结合,并且将经硅烷偶联剂KH-550改性的微晶白云母加入PVC基体中能提高微晶白云母/PVC复合材料的力学性能,当硅烷偶联剂的用量为1.2%、微晶白云母用量为35%时,微晶白云母/PVC复合材料的综合力学性能最好。     

环氧树脂/金云母纳米复合材料的制备与表征

以环氧树脂为基体,二甲基苄胺为固化剂,经结构修饰和有机改性的金云母为增强相,制备了环氧树脂/金云母纳米复合材料,测试了环氧树脂/金云母纳米复合材料的结构、形貌、力学和电学性能。研究了金云母添加量、混合时间以及固化剂添加方式等因素对金云母在环氧树脂中剥离程度的影响。力学性能测试表明,当金云母含量为1%时复合材料的性能最好,与纯树脂相比,拉伸强度提高了32.33%,弯曲强度提高了53.77%,冲击强度提高了127%。电学性能测试表明,当金云母含量为1%时,复合材料体积电导率和表面电导率分别比纯树脂提高了2个和4个数量级。     

硅灰石-不饱和聚酯树脂复合材料研究

采用硅烷偶联剂KH—570对硅灰石进行了表面改性，通过凝胶时间的测定确定了不饱和聚酯树脂的固化工艺制度，研究了将改性后的硅灰石以不同比例加入到不饱和聚酯树脂中后形成的复合体系的性能，结果表明，当KH—570的质量分数为0.8％左右时，改性效果最好；当改性硅灰石加入到不饱和聚酯树脂后，所形成的复合材料性能有明显提高，拉伸强度可达68.7MPa，弯曲强度可达82.6MPa，而且收缩率明显降低。硅灰石的加入既降低了不饱和聚酯树脂的成本，又改善了其性能。     

纳米氧化铝改性粘土试验研究

将具有优异性能纳米Al2O3(简称NA)作为外掺剂应用于粘土改性研究,NA以0%、1%、2%、3%、4%和6%的掺量分别掺入到含水量为10%、16%、22%粘土试样中,共配制了18组试样,对试样进行室内无侧限抗压强度试验。结果表明,试样强度随NA掺量的增大而增大,随土样含水量的增大而减小,4%NA掺量的试样能显著提高粘土的强度和稳定性。分析表明,NA的胶结填充作用和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。     

纳米Al_2O_3改性粘土试验研究

将具有优异性能纳米Al2O3(简称NA)作为外掺剂应用于粘土改性研究,NA以0%、1%、2%、3%、4%和6%的掺量分别掺入到含水量为10%、16%、22%粘土试样中,共配制了18组试样,对试样进行室内无侧限抗压强度试验。结果表明,试样强度随NA掺量的增大而增大,随土样含水量的增大而减小,4%NA掺量的试样能显著提高粘土的强度和稳定性。分析表明,NA的胶结填充作用和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。     

废轮胎颗粒与黄土混合物剪切特性研究

废轮胎应用于岩土工程不仅开辟了废轮胎处置的新途径,还为解决岩土工程问题提供了新型复合材料。为了更好地模拟实际回填土受力工况,采用不固结不排水三轴试验研究了掺量为10%～50%的废轮胎颗粒与黄土混合物（以下简称GR-LM,granulated rubber loess mixtures）的剪切特性,考察了掺量、围压对剪切强度的影响。对试验结果进行了机制探讨。研究表明,所有GR-LM试样均表现出应变硬化特点,纯废轮胎颗粒在试验所有围压范围内呈近似线性的偏应力-应变特性;GR-LM应力-应变特性与掺量和围压有关,低围压下存在剪切强度增大的掺量为30%,其GR-LM强度高于其他各掺量混合土并略高于纯压实黄土的剪切强度;GR-LM剪切强度机制与GR-LM孔隙填充状态、基质土物理状态、弹性骨架颗粒有关,总体上随骨架颗粒的不同接触关系而表现出粉土与粒状土的强度特性,在剪切强度特性上体现出掺量与围压作用的相互耦合,而与压实粉土或砂土有所不同。     

改性纳米硅材料加固松散砂土的工程特性研究

为了改变松散砂土的低强度和低抗侵蚀性,本文以纳米硅材料为基础,采用聚丙烯酰胺类作为改性剂,对松散砂土进行加固研究。分别研究在不同浓度的纳米硅材料以及不同掺量的改性剂的共同作用下,加固松散砂土的无侧限抗压强度、抗剪强度以及其崩解特性的变化规律,并对其加固机理进行分析。试验结果表明,改性后的纳米硅材料对松散砂土的无侧限抗压强度、抗剪强度以及抗崩解能力都得到较大的提高。当纳米硅材料浓度一定时,砂土的抗压强度和抗剪强度随着改性剂掺量的增加出现先增大后减小的趋势;在纳米硅浓度20%、改性剂掺量0.2%时抗压强度达到最大值970 kPa;在纳米硅浓度20%,改性剂掺量0.3%时黏聚力和摩擦角分别为173.2 kPa和39.3°;在加固松散砂土的抗崩解试验中,当纳米硅浓度大于20%、改性剂掺量大于0.1%时,加固后的砂土在水中侵泡8 d后砂样的崩解率低于50%;当纳米硅浓度20%,改性剂掺量0.2%时,加固砂土不崩解。综合试验结果,建议纳米硅溶液的浓度在20%,改性剂的掺量为0.2%作为改性纳米硅材料加固松散砂土的最优配比。     

活性炭改性土-膨润土泥浆墙阻隔苯酚污染地下水

为了增加土-膨润土泥浆墙回填材料对污染物的阻滞性能,本文采用活性炭对其进行改性。通过坍落度和土柱实验研究了添加活性炭对土-膨润土泥浆墙施工和易性、渗透性和兼容性能的影响,明确了活性炭添加量对泥浆墙渗透性和兼容性的作用规律。实验结果显示,满足泥浆墙墙体材料施工和易性要求的含水率范围随着活性炭质量分数增加而增大。活性炭质量分数为2%～10%的改性土-膨润土泥浆墙墙体材料渗透系数均小于1.0×10^-7cm/s,满足垂直阻隔墙渗透系数要求。当活性炭质量分数≤2%时,活性炭的添加对墙体材料与苯酚溶液的兼容性能没有影响;随着活性炭质量分数的增大,苯酚对其不利影响加剧。当活性炭质量分数增大至10%时,活性炭改性土-膨润土泥浆墙不适用于苯酚污染地下环境。     

改性煤系高岭土矿粉填充橡胶的结构与性能

以煤系高岭土为主要原料通过相对富集,超细粉碎、表面改性处理等方法,得到一种橡胶填充剂MUCKP。用它代替通用炭黑作为橡胶的补充填充剂,制备了胶片,对填充后的橡胶进行了应用性能研究。结果表明:用于天然橡胶时,当填充剂粒度小于400目时,已有较好的补强作用,其主要性能指标类似于通用炭黑,可以部分等量替换碳黑作为橡胶的补强填充剂。取代量在20%~25%之间。     

固化黄土的干湿循环特性研究

抗干湿循环能力是检验固化土耐久性能的重要指标,研究固化黄土的干湿循环特性具有较重要的意义。本文利用高分子材料SH固化剂对黄土进行固化改良,就固化黄土抗压和抗剪强度受干湿循环变化的影响开展室内模拟试验研究。试验结果表明:SH固化黄土试样经过干湿循环后,强度整体下降,但是仍远高于素黄土强度。随干湿循环次数的增大,抗压强度呈指数衰减,SH掺量增大,循环后的强度损失减小,质量损失率非常小,完整性良好。抗剪强度随干湿循环次数的增大而减小,干湿循环对SH固化黄土的黏聚力影响明显。不同掺量的SH固化黄土试件经3次干湿循环黏聚力下降,第4次循环后略有增大再下降,经多次循环下降平缓。经3～4次干湿循环的固化黄土试件的内摩擦角均有不同程度的降低,随后基本趋于稳定。由于增湿与脱湿过程中水分质量的变化,试样的质量和体积呈波状起伏变化。对掺量为10%的固化黄土应力应变关系分析得出其应变具有硬化特征。大于10%的SH固化黄土干湿循环之后仍然保持较高和较稳定的强度,能抵抗15次干湿循环,进一步说明了SH固化黄土的水稳性良好。SH固化剂在运用于黄土抗干湿循环方面具有明显的作用,因而具有较广阔的应用前景。     

表面活性剂改性粉土抗剪强度特性的研究

表面活性剂随着工业、农业、日常生活等各种活动进入到土体及地下水中,不仅会带来环境污染的风险,还会改变土体的结构等从而影响土体的工程性质。为了合理评估表面活性剂污染土体的工程适宜性,采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和阳离子表面活性剂三甲基十六烷基溴化铵(CTAB)对粉土进行改性,通过直剪试验研究其对粉土强度特性的影响。结果表明,表面活性剂改性后的粉土内摩擦角减小,随着表面活性剂浓度的增大,内摩擦角减小的幅值越大,当表面活性剂浓度达2%时,粉土内摩擦角减小23.9%;SDBS改性后的粉土黏聚力大大减小,SDBS浓度为2%时,黏聚力减小91.8%,CTAB改性后粉土黏聚力增大,最大增幅达41.8%;改性粉土中加入不同pH的表面活性剂时,内摩擦角变化很小,表明表面活性剂的酸碱程度对土样内摩擦角影响较小,随着表面活性剂溶液pH的增大,改性粉土的黏聚力呈现出下降的趋势,pH改变了土壤的电荷的分配,改变了土粒间的静电作用,从而引起土体黏聚力的变化。     

含粉煤灰与伊利石的高吸水复合材料性能测试

粉煤灰具有一定的吸水能力,且含多种营养元素,对土壤有很好的改良效果;伊利石也具有吸水性,且含钾量高。采用溶液聚合法首次合成的粉煤灰-伊利石/丙烯酸-丙烯酰胺高吸水复合材料,其吸蒸馏水、自来水、生理盐水倍率分别为1 782,450,117,而国家“863计划”关于高吸水材料的技术指标分别为300,150,50;同时对复合材料的保水性、热稳定性、耐寒性及其二次吸液性能进行测试,结果表明:复合材料具有优越的保水性,25℃条件下干燥8 d,吸水凝胶还可以保持50%的吸水量;在0～120℃范围性能稳定;具有较高的二次吸液能力,可以多次使用。     

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。     

含石量对土石混合体剪切特性的影响

为了探究不同含石量对土石混合体的抗剪强度及剪胀性的影响,利用先进的大型单剪试验仪进行了21组大型单剪试验。试验设计了从0%～80%含石量共7组试验样品,在100、200、300 kPa三种不同的法向压力下进行单剪试验。基于试验结果,分析了含石量对土石混合体的抗剪强度和剪胀、剪缩特性之间的关系。试验结果表明,在相同的法向压力下,随着含石量的增加,土石混合体的内摩擦角及黏聚力总体上有先增大后减小的趋势。当土石混合体在含石量为40%～50%之间时,其抗剪强度最大。研究表明：土石混合体抗剪强度受到土石混合体孔隙比的影响,同时随着含石量的增加,土石混合体中的结构形式及主导颗粒也相应的发生变化。当含石量在0%～20%之间时,细集料在土石混合体中占主导地位,土石混合体为悬浮密实结构,此时土石混合体的抗剪强度与基质颗粒的性质相近;当含石量在20%～50%时,土石混合体为骨架孔隙结构,随着含石量的增加,土石混合体的骨架逐渐形成,颗粒之间咬合力增加,使得黏聚力及内摩擦角都有明显提高;当含石量超过50%之后,土石混合体表现为骨架密实结构,孔隙率开始上升并且细粒料开始大幅减少,细集料不能充分填充块石之间的孔隙,于是土石混合体抗剪强度开始下降。     

聚氨酯固化海砂的静力特性试验研究

聚氨酯是一种高聚物,可以通过填充孔隙、胶结土颗粒的作用达到提高强度和整体性的目的。采用聚氨酯对海砂进行固化处理,设计无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验,分析不同胶凝时间和不同固化剂含量下固化海砂的强度特性和变形特性。试验结果表明,随着胶凝时间的增加,固化海砂的强度提高,在固化时间3 h时就可达到稳定强度的80%以上,并且在试验所采取的质量比范围内,质量比越高,固化效果越好;聚氨酯泡沫填充到孔隙中使颗粒之间的咬合力增大,增强了黏聚力;颗粒重排列的阻力增大,使得海砂抵抗变形的能力增加,峰值强度提高,静力特性发生明显变化。     

活性氧化镁−微生物固化黄土试验研究

以活性氧化镁和微生物共同作用固化的黄土试样为研究对象,通过含水率、无侧限抗压强度、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等试验,研究了活性氧化镁掺量、养护龄期和初始含水率对固化试样含水率、无侧限抗压强度、固化产物和微观结构等的影响。结果表明：固化试样含水率随氧化镁掺量增加和养护龄期增长而降低;无侧限抗压强度随活性氧化镁掺量（5%～20%）增加而增大,随龄期发展总体上不断增大,但当氧化镁掺量为10%和15%时,后期强度稍有降低;当氧化镁掺量为5%和10%时,无侧限抗压强度随初始含水率增加而减小,而当氧化镁掺量为15%和20%时,无侧限抗压强度随初始含水率增加先增大后减小。XRD和SEM结果显示,随着氧化镁掺量增加,水化后未进一步反应的氢氧化镁越多;反应生成的水合碳酸镁具有膨胀性和胶结性,对土颗粒间缝隙进行填充,并将土颗粒胶结在一起。     

复合改性水玻璃加固黄土微观特征研究

进行压汞试验和SEM-EDS试验研究复合改性前后水玻璃加固黄土,分析其孔隙分布特征、颗粒和孔隙形态以及胶结物形态和化学元素含量,探讨宏观力学特性与微观特征的联系。压汞测试结果表明,改性前后加固黄土具有相近的孔隙分布特征,入口孔径主要分布在0.06～8 ?m之间,大、中、小和微孔隙分界值分别为8、2、0.06 ?m,加固时生成的凝胶填充作用不显著。SEM-EDS测试结果表明,改性后黄土仍保持其粒状、架空、接触-胶结结构不变,但加入硅酸钾材料后黄土颗粒表面变得粗糙并吸附有絮状物,EDS数据显示K元素含量随着硅酸钾掺入量的增加而增大,且试样无侧限强度与K元素百分含量正相关。研究还表明,土的颗粒联结强度和结构形态特征是导致黄土宏观力学性质差异的本质原因,在复合改性水玻璃加固黄土时在保持黄土架空孔隙基本不变的前提下,生成的含K凝胶在改变颗粒表面形态的同时强化了骨架颗粒之间的连接强度,从而改善了土体的强度。     

复合改性水玻璃加固黄土微观特征研究EI北大核心CSCD

进行压汞试验和SEM-EDS试验研究复合改性前后水玻璃加固黄土,分析其孔隙分布特征、颗粒和孔隙形态以及胶结物形态和化学元素含量,探讨宏观力学特性与微观特征的联系。压汞测试结果表明,改性前后加固黄土具有相近的孔隙分布特征,入口孔径主要分布在0.06~8μm之间,大、中、小和微孔隙分界值分别为8、2、0.06μm,加固时生成的凝胶填充作用不显著。SEM-EDS测试结果表明,改性后黄土仍保持其粒状、架空、接触-胶结结构不变,但加入硅酸钾材料后黄土颗粒表面变得粗糙并吸附有絮状物,EDS数据显示K元素含量随着硅酸钾掺入量的增加而增大,且试样无侧限强度与K元素百分含量正相关。研究还表明,土的颗粒联结强度和结构形态特征是导致黄土宏观力学性质差异的本质原因,在复合改性水玻璃加固黄土时在保持黄土架空孔隙基本不变的前提下,生成的含K凝胶在改变颗粒表面形态的同时强化了骨架颗粒之间的连接强度,从而改善了土体的强度。     

改性污泥复合材料时间效应三轴力学特性试验研究

采用水玻璃、生石灰和絮状木质纤维作为污泥改性剂对城市污泥改性后,在不同养护龄期和不同改性剂配比下对改性污泥复合材料开展三轴固结不排水力学强度和破坏特征试验研究。改性剂设置3种配比5%、10%和15%,在相同围压下,养护5 d改性污泥复合材料破坏强度相对于原污泥相应地提高到1.25～1.426、1.12～1.33、1.2～1.5;养护10 d分别提高到1.33～1.45、1.154～1.35、1.56～1.67,改性剂配比5%和10%试验比15%硬化速度较快。养护10 d改性污泥在主应力差为20 kPa时,初始切线模量发生很大的突变,并且10%和15% 组有3%～5%应变延时期。养护10 d时5%和10%配比的试样内摩擦角 值大于15%配比的试样,而黏聚力 值明显小于15%配比的试样。基于Konder应力-应变双曲线方程,利用主应力差渐近值作为归一化因子,建立改性污泥在三轴固结不排水条件下的主应力差-应变关系方程