高寒地区水镁石纤维早强型水泥稳定碎石的路用性能研究

为了提高水泥稳定类基层在高寒地区的适用性,提出在基层中复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维使其达到早强抗裂作用,通过研究其抗压强度、劈裂强度、收缩特性以及抗冻性能,分析水镁石矿物纤维在水泥稳定碎石中的作用机理。试验结果表明：复掺基层早强剂和水镁石矿物纤维后,20℃养护条件下基层3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的85%和76%,-15℃低温养护条件下3 d抗压强度与劈裂强度分别为其28 d的69%和68%;抗收缩性能在加入水镁石纤维后有较大提高,纤维掺量为4%时,干缩系数与温缩系数比未掺时分别降低约92%和48%;抗冻性能也因掺入水镁石纤维而有所改善,纤维掺量为4%时基层28 d冻融残留抗压强度比（BDR）为0.96%。复掺水镁石纤维与基层早强剂,既能有效保证高寒地区水稳碎石的强度,又能避免基层在干燥气候中的收缩开裂和在低温、变温环境中的温缩开裂,其中水镁石纤维最佳掺量为4%。     

影响大掺量钢渣水泥强度的主要因素探讨

根据对大掺量钢渣水泥的组分活性差和强度低的主要影响因素及其解决方法进行试验的结果认为：可以通过掺加水泥熟料、粒化高炉渣和粉煤灰的方法来改善钢渣的物质组成，进而提高其强度，但必须加入适当的激发剂。常用的激发剂有硫酸盐系(如石膏)、硅酸盐系(如水玻璃)等。试验表明：当加入激发剂B和高炉渣磨细粉，即当钢渣加入量为60％，加10％的激发剂B和30％的高炉渣磨细粉，或者当钢渣和高炉渣总加入量≥94％，只加5％或6％的激发剂C时，钢渣水泥的强度均可以达到325水泥的强度要求。同时还认为：增加组分的细度也是提高钢渣水泥组分活性、提高强度的一种有效方法。     

天然浮石粉水泥土力学性质的试验研究

利用内蒙古丰富的天然浮石矿产资源,将天然浮石粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究,可有效地改善水泥土的力学性质,明显增强水泥土的耐久性。通过室内试验, 以水泥掺量15%为基准,分别掺入2%、4%、6%、8%、10%等不同掺量的天然浮石粉,养护龄期分别为7 d、28 d、60 d、90 d。试验结果表明：天然浮石粉水泥土无侧限抗压强度随着天然浮石粉掺量的增加而增大。当掺量达到8%时,强度达到了峰值,之后随浮石粉掺量的增加,强度不再增长;天然浮石粉水泥土强度随着龄期的增长而增大,90 d强度是28 d强度的1.52~1.6倍,后期强度增长很大;在不利的冻融循环条件下,天然浮石粉水泥土强度增长规律与冻前基本相同,水泥土强度虽然劣化,但比不掺浮石粉的情况均有很大程度的改善;浮石粉水泥土的渗透系数（对数）随着养护龄期的增长而减小,抗渗能力逐渐增强,特别是在最初的28 d以内,其渗透系数降低较快。     

硫铝酸盐水泥协同垃圾焚烧副产物固化浓缩液污泥的强度和水稳定性试验研究

采用浸没燃烧工艺产生的生活垃圾卫生填埋场浓缩液污泥具有含水率高、有机质含量和重金属含量低,但含盐量极高的特点。选用硫铝酸盐水泥作为主固化剂,垃圾焚烧飞灰和底渣作为辅助固化剂,制备不同水泥、飞灰和底渣掺量的固化污泥试样,进行一系列的无侧限抗压试验、水稳定性试验和微观测试试验,以定量分析不同固化剂对浓缩液污泥的固化效果,探索固化污泥强度演化规律和浸水劣化机制的宏微观耦合控制机制。试验结果表明：单掺10%水泥,固化污泥的7 d无侧限抗压强度大于50 kPa,即可达到填埋的强度要求;当单掺50%以上的水泥时,28 d龄期的固化污泥才具有满足填埋强度要求的水稳定性;飞灰和底渣对水泥固化试样28d强度的提升存在一个最优掺量,分别为5%（水泥掺量<40%）和10%（水泥掺量≥40%）;在水稳定性方面,复掺底渣较复掺飞灰有效。扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）微观测试结果表明：水泥与一定量的飞灰或底渣共同生成的针柱状钙矾石晶体与水泥水化产物形成空间镶嵌互锁结构,是掺飞灰或底渣固化试样水稳定性提高的主要原因。     

基于响应面法的淤泥质土固化配方优化研究

选择掺入生石膏、生石灰、碳酸钠来消除有机质对水泥固化淤泥质土的不利影响。以生石膏、生石灰和碳酸钠的掺量作为3个影响因子,以固化淤泥质土7 d和90 d的无侧限抗压强度为响应值,采用旋转中心组合设计安排试验。利用响应面法对这3种外加剂的配比进行优化,并通过单因子效应分析和交互作用分析分别考察各影响因子单独变化对强度响应值的影响以及3种添加剂的交互作用效应。结果表明：强度响应对生石膏和生石灰掺量变化的敏感程度随龄期的增大而增大,而对于碳酸钠,情况则相反。7 d时,生石灰与碳酸钠的交互作用显著;而90 d时,则生石膏与碳酸钠的交互作用显著。最终得出在腐植酸掺量6%和水泥掺量15%前提下,3种外加剂在7 d和90 d的最佳配比。在最优配方的掺加下,对于7 d和90 d龄期固化淤泥质土的实际强度可以分别达到623、1 213 kPa。     

海底隧道注浆材料强度劣化规律及使用寿命研究

制备了水灰比分别为0.8、1和1.2的纯水泥浆液结石体试块,水灰比为1、粉煤灰掺量10%或20%的水泥-粉煤灰浆液结石体试块,矿粉掺量15%或30%的水泥-矿粉浆液结石体试块,硅粉掺量10%或20%的水泥-硅灰浆液结石体试块。将注浆浆液结石体试块浸泡在海水侵蚀环境中,试块无侧限抗压强度的变化规律。采用灰色关联理论研究了海水浓度、水灰比、矿物掺合料等因素对浆液结石体抗压强度的影响。通过建立多元灰色预测模型分析了海水侵蚀环境下水泥基注浆材料的强度劣化规律及使用寿命。结果表明:强度影响因素的灰色关联度由大到小的排序为:水灰比,海水浓度,测试龄期,硅粉掺量,粉煤灰掺量,矿粉掺量。     

寒区再生集料水泥稳定碎石路基的力学和温缩性能北大核心CSCD

为解决废旧沥青混合料(RAP)和铁尾矿砂(ITS)固废处理问题,将两者充当砂石料掺加到水泥稳定碎石中,通过无侧限抗压试验、弯拉试验和温缩试验对水泥稳定碎石进行路用性能研究,分析了RAP和ITS掺量对水泥稳定碎石的影响。结果表明:RAP掺量一定时(25%),ITS掺量增加有利于提高水泥稳定碎石的抗压强度和弯拉强度,但会增大材料的温缩应变和温缩系数,降低温缩性能,其中ITS45(ITS掺量为45%)有较好的温缩性能;ITS掺量一定时(60%),RAP掺量增加不利于水泥稳定碎石的抗压强度,但可以提高水泥稳定碎石的弯拉强度,降低温缩应变和温缩系数,其中RAP70(RAP掺量为70%)温缩性能达到最优;与ITS45相比,RAP70有更宽泛的施工温度区间。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长;水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大;黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高;与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆;水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

水泥-黄土注浆充填材料的试验研究

采空区危害巨大,目前主要采用注浆充填方式进行处置。水泥-粉煤灰浆液在采空区治理中得到了广泛的应用,但在一些采空区治理工程中,由于缺乏粉煤灰,需要寻找其他低成本的注浆材料。水泥-黄土浆液具有就地取材、工艺简单等优势,是替代水泥-粉煤灰浆液的首选。本文以陕西泾阳、甘肃兰州、山西吕梁黄土为研究对象,通过大量水泥-黄土浆液黏度、结石率、凝结时间、结石体强度等性质的试验,研究了水泥掺量、水固比、黄土类型、水玻璃掺量等因素对水泥-黄土浆液性质及其结石体强度的影响。试验结果表明:随黄土掺量的增加,结石体强度、浆体流动性降低,而凝结时间延长; 水泥-黄土浆液结石体早期强度较低,而后期强度增长较大; 黄土的地域性分布,造成水泥-黄土浆液性质差异较大,黄土的粒径越粗,结石体的强度越高; 与离石黄土浆液相比,马兰黄土浆液性能稳定,强度较高,更适宜于采空区充填注浆; 水玻璃的掺入,使浆液黏度增大,结石率提高,凝结时间缩短,强度减小。本研究成果为采空区注浆设计和施工提供了新的思路。     

水泥复合偏高岭土稳定粉砂土力学特性试验研究

使用低成本高硅铝矿物掺合料可在提升水泥土工程性能的同时降低水泥用量。通过开展系列抗压强度试验研究了水泥偏高岭土掺比、水/水泥偏高岭土比、凝胶总掺量和养护龄期对水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度的影响规律,归纳了水泥复合偏高岭土稳定粉砂土的强度经验公式。结果表明：将水泥和偏高岭土按质量比5:1混合用于粉砂土稳定时可获得最佳强度提升,节约1/6水泥消耗,且该掺比关系不因凝胶总掺量变化而改变;水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度随水/水泥偏高岭土比增加近似线性降低,随凝胶总掺量增加线性提升,随龄期发展而提高,其28天强度增加趋势仍未趋缓;总结归纳了四个关于强度影响因素的经验预测公式。该研究成果可为水泥偏高岭土用于复合稳定工程软弱土提供理论参考。     

配加萤石、石膏复合矿化剂的立窑水泥熟料工艺岩石学的研究

配加萤石、石膏复合矿化剂的立窑水泥熟料可以分为4种类型:即葡萄状熟料、熔融烧结料、死烧块状料和还原料。这种水泥熟料都是由硅酸三钙、铁铝酸四钙、硅酸二钙、铝酸三钙以及少量的自由氧化钙组成的。在质量上熔融烧结熟料和死烧块状料优于葡萄状熟料,而还原料是所有热料中质量最差的。我们要改进水泥熟料的质量,必需降低还原料的数量。从工艺岩石学的观点来看,提高水泥熟料的质量,必需增加硅酸三钙、铁铝酸四钙的数量,减少自由氧化钙的数量,如果我们生产后述的水泥熟料,其质量一定是好的。     

Examination of the jarosite–alunite precipitate addition in the raw meal for the production of Portland and sulfoaluminate-based cement clinkers

The aim of the present research work was to investigate the possibility of adding a jarosite–alunite chemical precipitate, a waste product of a new hydrometallurgical process developed to treat economically low grade nickel oxides ores, in the raw meal for the production of Portland cement clinker. The precipitate was also tested in the production of non-expansive, sulfoaluminate-based cement clinker, as a substitute for gypsum because of its high sulfate content. For the Portland clinker, two samples of raw meals prepared, one with ordinary raw materials (reference sample) and another with 1% jarosite–alunite precipitate. Both raw meals were sintered at 1450 °C. For the sulfoaluminate-based clinker, one raw meal contained 20% gypsum (reference sample) whereas the other contained 11% of the precipitate. Both raw meals were sintered at 1300 °C. The results of chemical and mineralogical analyses as well as the microscopic examination showed that the use of the jarosite–alunite precipitate did not affect the mineralogical characteristics of the so produced Portland cement clinker. In the case of sulfoaluminate-based cement clinker, there was confirmed the formation of the sulfoaluminate phase (C₄A₃S¯), the most typical phase of this cement type.     

福建南屿明矾石矿作水泥混合材的试验结果分析

对南屿明矾石矿作水泥混合材的配比试验结果进行分析,对不同品位的明矾石矿不同类型的其他混合材、石膏、水泥熟料共进行29组试验,测试水泥的有关物化性能指标。试验结果分析表明．南屿明矾石矿可以作为水泥混合材使用,对其他相似类型的明矾石矿开发也具有实用价值。     

铝酸钡-钙矿相体系的实验研究

以碳酸钡、碳酸钙和氧化铝为原料,设计配方在不同温度下煅烧,制备了铝酸钡-钙复相水泥.运用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对铝酸钡与铝酸钙在不同温度下的固溶过程及相转变进行了分析.结果表明:在升温过程中,首先形成大量的铝酸钡,随着温度升高,铝酸钙含量增多.同时,还出现了少量七铝酸十二钙、铝酸二钙和铝酸三钙.铝酸钡呈柱状,铝酸钡-钙固溶相主要由板状六角形或钝圆状小晶体堆积而成.     

纸浆渣烧结灰(PS灰)和水泥固化污泥水力试验研究

为研究纸浆渣烧结灰（PS灰）和水泥固化污泥的效果,本文采用多因素分析法,通过掺入PS灰和水泥,针对影响固化土力学性能和渗透性的影响因素,进行渗透试验以及静水淋溶试验,分析固化体的水力特性随影响因素的变化规律。结果表明:固化污泥的无侧限抗压强度与PS灰和水泥含量呈"阶梯形"分布,PS灰可有效降低水泥固化污泥的渗透系数,当水泥含量为20%,PS灰含量为17.5%时,拟合曲面上固化污泥的渗透系数达到了最小值,为0.48×10-5cm·s-1。当PS灰含量一定时,水泥含量增加,金属离子的含量呈下降趋势;水泥含量在8%~12%时,PS灰含量的增加对于固化Cd离子和Cu离子效果显著;其他金属离子的最大固化效果则存在于水泥含量大于12%时,且随着PS灰含量的增加而降低。     

Study on frost resistance of rapid-hardening magnesium phosphate-ferro-aluminate composite cement北大核心CSCD

随着冬季抢修抢建混凝土工程的增多,研发适用于严寒地区具有良好抗冻性的快硬水泥意义重大。磷酸镁水泥具有早期强度高、初凝时间短、与混凝土相容性好等特点,被视为混凝土工程的良好快修快建材料。然而,磷酸镁水泥制备的水泥砂浆或混凝土在北方地区的冬季往往会受到冻融循环作用,导致其耐久性和强度出现不同程度的退化。为增强磷酸镁水泥的抗冻性,在磷酸镁水泥制备中用铁铝酸盐水泥代替一定数量的过烧氧化镁,制备出快硬磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥。通过冻融循环前后磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件的质量损失测试、强度试验、孔隙率测试及SEM-EDS测试,得出：铁铝酸盐水泥代替氧化镁的数量在30%~40%时,制备的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件冻融循环后的质量损失率最小,抗压强度和抗折强度达到峰值,抗压强度和抗折强度剩余率最高,孔隙率最小,因而该配合比的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥具有最好的抗冻性。由SEM-EDS测试可知磷酸镁水泥砂浆试件冻融循环后,基体中的胶凝材料K-鸟粪石部分溶解,试件整体结构疏松,晶体间存在大量间隙;磷酸镁水泥制备中掺入铁铝酸盐水泥后,制得的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥水化生成大量晶体填充于砂浆试件基体内部,无定形水化产物对砂浆试件的强度有一定补偿作用,使得磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件在冻融循环后孔隙率大幅减小,密实度得到提高,使得磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥的抗冻性能得到了显著增强。磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥为北方严寒地区冬季混凝土抢修抢建工程提供了一种新材料。     

武汉东湖淤泥早强固化试验研究

利用传统淤泥主固化材料水泥与辅助固化材料粉煤灰和石膏,通过组合配比对武汉东湖疏浚淤泥分别进行固化,基于无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验,确定不同材料组合及配比下淤泥固化强度和特点。试验研究表明：在疏浚淤泥固化过程中水泥占主导地位,对固化效果影响最为显著;粉煤灰起到的作用相当于降低了淤泥初始含水率,表现在固化淤泥早期强度的快速提高;石膏有利于固化淤泥早期强度的形成,其作用持续于整个淤泥固化过程。随着含水率的增大,单纯水泥固化淤泥试样的应力-应变关系曲线由应变软化逐渐过渡到应变硬化模式,围压对固化淤泥强度的影响程度也随着含水率的增大而逐渐减弱,辅助固化材料的添加使原单纯水泥固化淤泥的应变硬化型曲线变为应变软化模式。不同含水率东湖疏浚淤泥固化材料最佳配比为水泥掺入比20%,粉煤灰为3倍的水泥量,石膏为30%的水泥量,该研究成果有助于武汉东湖底泥的治理以及疏浚淤泥排放场地的地基处理和环境整治。     

Effect of Natural Zeolite and Cement Additive on the Strength of Sand

It is widely known and well emphasized that the cemented sand is one of economic and environmental topics in soil stabilization. In some instances, a blend of sand, cement and other materials such as fiber, glass, nano particle and zeolite can commercially be available and effectively used in soil stabilization especially in road construction. In regard to zeolite, its influence and effectiveness on the properties of cemented sands systems has not been completely explored. Hence, in this study, based on an experimental program, it has been tried to investigate the potential of a zeolite stabilizer known as additive material to improve the properties of cemented sands. A total number of 216 unconfined compression tests were carried out on cured samples in 7, 28 and 90 days. Results show unconfined compression strength and failure properties improvements of cement sand specimens when cement replaced by zeolite at optimum proportions of 30 % after 28 days due to pozzolanic reaction. The rate of strength improvement is approximately 20–78 and 20–60 % for 28 and 90 days curing times respectively. The efficiency of using zeolite has been enhanced by increasing the cement content and porosity of the compacted mixture. The replacement of cement by natural zeolite led to an increase of the pH after 14 days. Chemical oxygen demand (COD) tests demonstrate that the materials with the zeolite mixture reveal stronger adsorptive capacity of COD in compare to cemented mixture. Scanning electron microscope images show that adding zeolite in cemented sand changes the microstructure (filling large porosity and pozzolanic reaction) that results in increasing strength.     

Load Settlement Behaviour of Fly ash Mixed with Waste Sludge and Cement

One of the effective utilization strategies for fly ash and waste sludge is to use it as a fill material to raise low lying areas. Bearing capacity and settlement are the required input for the design of foundations on such fills. To determine the bearing capacity, plate load tests were carried out on the compacted beds of fly ash, fly ash-waste sludge and fly ash-waste sludge–cement. The tests were conducted by keeping 90, 95 and 100 % relative compaction, fresh and fresh submerged conditions, aged (28 days) and aged (28 days) submerged conditions as variables of the tests. The load-settlement curves were plotted for fly ash and mix blends. The minimum load was obtained for fly ash under submerged condition, further the test results show that the fly ash becomes flowable on submergence. On the other hand when the fly ash was mixed with waste sludge and cement, the load carrying capacity was found to improve to a greater extent. Test beds prepared with fly ash–cement-waste sludge under as compacted condition (fresh) show very high load carrying capacity (1600–2180 kN/m²). An analytical method has also been validated for fly ash–cement-waste sludge mix which was developed to estimate the settlement of footing resting on fly ash taking into account the pre-consolidation stresses. The non linearity of load-settlement behavior was appropriately modeled, on the basis of available plate load test data incorporated in the method. The method requires as input, the pre-consolidation stress and Young’s modulus of compacted mix of fly ash-waste sludge–cement. A comparison of load-settlement values observed in plate load tests and predicted values for the mix 47 %FA + 45 %S + 8 %C, using the proposed method shows good agreement. Hence, this relationship may also be useful to the field engineers to check the reported load-settlement values for such types of mixes in the field.