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。     

室内加固的吹填土微结构试验研究

在室内进行吹填土加固试验中,在吹填泥浆中分别掺入水泥和石灰两种外掺剂对吹填土进行加固,针对加固后的代表性吹填土样,利用扫描电子显微镜及图像处理技术对其进行微观结构测试。由微观结构照片可以看出,水泥处理后吹填土主要为团—絮状结构,而石灰处理后吹填土主要为团聚状结构。结构单元体的量化分析表明,生石灰处理后土样结构单元体等效直径较大,两种外掺剂处理后的吹填土中颗粒均以扁圆形颗粒为主,加压前土样结构单元体无明显定向性,而在受压后,土样定向性有所增强。孔隙定量化分析显示,压力作用下土体孔隙直径变小,受压前孔隙多为扁圆形,而受压后等轴孔隙数量增多,且受压前后土样孔隙均无明显的择优取向特征。     

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。     

洞庭湖砂纹淤泥质土固结过程微观结构变化

砂纹淤泥质土是一种特殊的夹有微薄层粉细砂的洞庭湖湖相沉积软土,具有独特的薄砂层构造。该软土固结过程中的微观结构变化,对解释宏观的工程现象、揭示土体变形的本质和采取合理的地基处理措施具有重要意义。本文利用X射线微区衍射试验和扫描电子显微镜试验,研究洞庭湖砂纹淤泥质土的矿物成分和微观结构,同时结合固结试验探讨砂纹淤泥质土微观孔隙与结构单元体参数变化特征。研究结果表明:洞庭湖砂纹淤泥质土主要矿物成分为绿泥石、白云母和石英,微观结构为片状或板状聚体结构;随着固结压力增加,等效粒径增长呈先快速后放缓的规律,结构单元体形态参数则先增大后减小;砂纹淤泥质土压缩系数与竖直切面结构单元体定向概率熵呈明显负相关关系。     

天津市表土层固结变形过程中微观结构特征初探

以天津市华苑产业基地表土层为代表,分析其土的固结过程中微观结构的变化特征,并对微观结构量化参数的变化规律进行了总结。发现宏观上孔隙比和压缩系数随压力的增大而减小的规律与微观上土结构单元体的定向分维数、孔隙平均孔径、孔隙分布平面分维数的变化规律相一致。     

水泥土微观结构特征的定量评价

介绍了利用图像处理技术对土体进行微观结构定量分析方法,讨论了表征结构单元体和孔隙大小、形态及定向性等结构要素的定量评价指标。通过对加入水泥固化后软土的微观结构图像分析,论证了水泥土的微观结构特征定量分析方 法,得出了以此来分析评价土体微观结构特征的方法。     

高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构研究

采用化学成分、X衍射和电子显微镜分析等方法研究了高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构。结果表明 ,其矿物组成主要是 3Al2 O3 ·2SiO2 和硅铝酸盐的胶凝物相 ,具有较大孔径的多孔结构特征 ,与水泥混凝土的矿物组成和微观结构有较大不同 ;粉煤灰的掺量、养护龄期对水化产物的生成量有直接影响 ;固结剂掺量大于 2 0 %时 ,粉煤灰和固结剂全部反应形成多孔状的胶凝体水化产物     

水泥固化铅污染土的基本应力-应变特性研究

采用水泥系固化剂,对铅污染土进行了固化处理,对固化后污染土的无侧限压缩变形特性进行了研究。试验所用的铅污染土通过人工制备而成,并考虑了不同的铅离子浓度和水泥掺量。研究结果表明,随着污染土中铅含量的变化,水泥固化铅污染土的应力-应变特性、破坏应变、变形模量值不同。铅浓度为0.01%、0.1%试样的破坏应变大于不含铅试样,且随着强度的增加、龄期的增长呈幂函数减小。韧性指数可用来定量描述铅离子浓度对固化土样韧性特征的影响程度。固化铅污染土的变形模量与其无侧限抗压强度呈线性关系,线性拟合参数与铅离子浓度和水泥掺量有关。     

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。     

砂土与EPS颗粒混合的轻质土的动剪切模量衰减特性分析

动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土（LSES）的割线剪切模量Gsec随着剪应变的累积会发生衰减，基于不同水泥掺量和EPS含量的LSES试样的动三轴试验结果，建立了与围压、剪应变、水泥掺量等因素相关的Gsec的经验衰减模型。通过比较发现，LSES与砂及胶结砂的Gsec衰减模型具有一定相似性，即Gsec与yd呈双曲线关系，与σc为指数关系。此外，由于水泥胶结的约束作用，Gsec对σc的依存度随水泥掺量的增加而减小，这种依存程度通过参数n反映出来，但当水泥掺量达到10％时n随其的变化就不明显了，这是因为胶结强度已经增大到使得LSES中颗粒间的相对位置不易发生错动的程度。     

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。     

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。     

工业副产品木质素改良路基粉土的微观机制研究

为揭示工业副产品木质素与土体间的相互作用机制,将木质素应用于路基粉土改良,通过对木质素及其改良土进行无侧限抗压强度、pH值、微观结构、化学元素、矿物成分和官能团等试验分析,研究不同掺量下木质素改良土的力学性能和pH值变化,对比分析改良前后粉土的微观结构变化,并基于化学分析结果探讨木质素的分子结构及与土体间的相互作用,提出木质素改良土体的机制。试验结果表明,改良土强度随木质素掺量增加而增加,掺量超过一定范围时,土体强度降低,木质素改良粉土的最优掺量为12%,且龄期对土体强度有着重要影响;强度与pH值基本呈线性相关关系;改良土微观结构更为致密、稳定,胶结物质将土颗粒相互联结,且未生成新的矿物;木质素通过水解、离子交换、质子化和静电引力等作用,导致双电层厚度减小,带正电荷的木质素高分子聚合物联结土颗粒并填充孔隙,改良土工程性质得以改善。提出的木质素改良土体机制可为工业副产品木质素的工程应用提供理论参考。     

固化软土微观结构效应

为了尽快提高地基加固的效率,对吹填土采用水泥和石灰进行快速加固,对加入添加剂固化后吹填土的微观结构应用计算机图像处理技术进行了定量分析,得出了袁征结构单元体和孔隙大小、形态及定向性等结构要素的定量评价指标.不同的添加剂含量对结构单元体大小的影响较大,当水泥掺入比为15%而石灰的掺入比为20%时,添加剂的胶结作用表现最好;添加剂的加入使得孔隙变小,结构变得比较致密,固化后土体强度得到了一定提高.     

有机质固化土的强度及微观结构试验研究

通过无侧限抗压强度试验对比分析了有机质含量、水泥和石膏掺量对水泥固化土和XGL2005固化土强度形成规律的影响。分析结果表明,XGL2005固化土的强度均不同程度地高于水泥固化土的强度,而且强度增长也快于水泥固化土。结合抗压强度试验和扫描电镜试验分析了固化土微观结构变化和强度发展之间的对应关系。     

吹填土沉积后微观结构特征定量化研究

粘性土微观结构是土体的一个重要质量特征.在外界环境条件影响下,吹填土在宏观上所表现出来的各种特性,都是其内在微观结构发生变化的外在反映.因此,微观结构对土的性质变化起着十分重要的作用.本文以连云港地区吹填土为研究对象,对其沉积后微观结构进行了定量测试,获得结构单元体的等效粒径、丰度、定向频率和定向分维数等定量化数据,并对结构单元体大小、平面形态和定向性进行了分析,该研究为吹填土工程性质的评价和改善提供了重要依据.     

水泥尾矿砂土的应力渗流耦合特性试验

基于工程环境中水泥土桩体经常处于各种荷载应力和地下水渗流等多因素耦合作用的复杂状态,采用三轴应力-应变-渗流试验系统,研究了不同水泥掺量的水泥尾矿砂土的渗流特性。结果显示:各种应力状态下水泥尾矿砂土的渗流特性均符合达西定律,且渗透系数随着水泥掺量的增加明显减小;在应力-渗流耦合作用下,水泥尾矿砂土的渗流特性随应力状态变化而改变,渗透系数随着轴向应力的增加先减小后增大,变化曲线呈U字型。水泥尾矿砂土的渗透特性变化与它的应力-应变特性具有一定的对应关系。     

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。     

辽西黄土湿陷变形特性及湿陷后微观结构变化

初始含水率对黄土湿陷性具有重要的影响。利用人工制备不同含水率的试样对辽西黄土的湿陷变形特性进行了试验研究,并采用SEM技术测试了黄土湿陷前后的微观结构变化,采用微结构定量化分析方法和分形几何方法分析了黄土试样微观孔隙的变化特征。结果表明：1)初始含水率对辽西黄土的湿陷变形具有显著的影响,随着试样初始含水率的增大,同一压力下的湿陷变形量越来越小;2)不同初始含水率试样的压力-变形关系曲线可以统一用双曲线形式表达;3)湿陷后黄土试样的结构变得较为致密,孔隙总数显著增加,而孔隙面积减小。湿陷过程主要是小孔隙数量增加、孔隙形状分维数减小、孔隙复杂程度显著增加的过程。     

含水率对分散性土抗剪强度特性影响的微观解释

分散性土作为一种水敏性特殊土,具有遇水失稳解体的特性,该特性对水利和岩土工程极为不利。为了加强分散性土力学强度及力学强度影响机理方面的研究,以吉林西部乾安地区分散性土为研究对象,通过直接剪切试验和扫描电子显微镜（SEM）分别对不同含水率（5.0%~24.0%）的重塑试样的抗剪强度（垂直压力50、100、200和300 kPa）和微观结构进行测试与观察。结果表明：1）含水率的增加会导致剪应力-剪切位移曲线从应变软化向应变硬化转变,过渡区间为8.0%~11.0%,转变优先出现在高垂直压力下。2）随含水率的增加,内聚力总体呈下降趋势,拐点含水率分别为17.0%和23.0%,内摩擦角则表现出减小—增大—减小的规律,拐点含水率分别为11.0%和17.0%;内聚力的变化受盐分赋存状态和含水率共同作用,内摩擦角的变化受内聚力和黏滞阻力共同影响。3）在Na⁺作用下,随含水率的升高,黏粒结合水膜迅速增厚,结构单元体逐渐解体,颗粒的胶结作用逐渐减弱;结构单元体由大颗粒向小颗粒转变,土体孔隙由大孔隙向小孔隙发展。4） SEM图像定量分析提取到的土颗粒结构单元体形态参数与抗剪强度表现出良好的相关性（显著性水平p<0.05）,表明抗剪强度的降低是含水率引起分散性土微观结构单元体变化的宏观表现。