矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化软土的劈裂抗拉强度及预测模型研究

针对软土抗拉强度不足的问题,采用“一步法”(只加水)制备的地质聚合物代替水泥用于固化软土。具体研究固化剂中矿渣和粉煤灰质量比(即先驱剂,SL/FA)、固体氢氧化钠与先驱剂质量比(NH)和水灰比(水:先驱剂+碱性激发剂,WBC)对矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化软土的劈裂抗拉强度的影响,并获取最优配比。基于Box-Behnken设计模型,以SL/FA、NH、WBC三因素为自变量,固化软土劈裂抗拉强度为目标量,单因素和交互因素对试样劈裂抗拉强度的影响进行响应面分析。继而建立其预测模型,并进行显著性检验。研究表明:(1)当先驱剂为90%矿渣和10%粉煤灰,碱性激发剂占先驱剂0.15,水灰比为0.6时,其14D劈裂抗拉强度为0.39MPa;(2)单因素影响下,WBC对矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化软土劈裂抗拉强度的影响最大,SL/FA次之,NH最小;(3)交互影响作用下,SL/FA与NH对固化软土劈裂抗拉强度的影响最为显著,SL/FA与WBC次之,NH与WBC最小。研究结果可为地质聚合物在软土加固中的应用及设计模型的建立奠定一定的理论基础。

矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化淤泥质黏土的抗压强度试验研究

为解决水泥固化淤泥质黏土早期强度不足及制备水泥时高污染、高能耗及高成本等问题,采用"一步法"制备矿渣-粉煤灰基地质聚合物用以固化淤泥质黏土,研究硅铝原材料之比、固体激发剂与原材料比及水灰比对固化黏土抗压强度的影响规律,并采用电镜扫描和X射线能谱分析等试验方法进行微观分析,揭示其固化机制。试验结果表明:当硅铝原材料为90%矿渣和10%粉煤灰,碱性激发剂占硅铝原材料质量比为0.15,水灰比为0.7时,其14 d的无侧限抗压强度达到1.5 MPa。矿渣-粉煤灰基地质聚合物主要产物有无定型的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶,是固化黏土抗压强度提升的主要原因。研究结果为地质聚合物在淤泥质黏土加固中应用奠定一定的理论基础。

超细水泥对固化软土早期抗压强度影响的试验研究

为研究超细水泥含量对水泥固化软土的早期力学性能的影响,本文通过在普通水泥中加入不同掺量的超细水泥组成复合水泥固化剂用以固化软土。具体研究不同超细水泥掺量、不同初始含水率、及不同养护围压条件下,复合水泥固化剂对固化软土早期抗压强度及刚度的影响。采用自制K0围压养护装置(施加不同轴向压力的方式)、无侧限抗压强度仪(UCS)、X射线衍射仪(XRD)、电镜扫描仪(SEM)和低场核磁共振孔隙测试仪(NMR)等试验手段获取复合水泥固化软土不同龄期的抗压强度、刚度及微观结构的变化规律,并揭示其固化机理。研究结果表明:(1)相同轴向压力作用下,随着超细水泥掺量的增加,固化软土的抗压强度和弹性模量均有提高,其中复合固化剂中的活性颗粒发生水化反应生成大量胶凝产物用以黏聚土颗粒和填充孔隙,惰性颗粒用于填充土颗粒间的孔隙;(2)随着含水率的提高,固化软土中孔相对发育,从而使固化软土结构致密性减弱,抗压强度降低;(3)在K0围压养护7 d时,固化软土的抗压强度和弹性模量随着轴向压力的提高而增加,表明养护围压对软土颗粒的压缩作用能提高固化软土的密实性,同时围压对固化软土产生有效应力,与水化产物共同促进固化软土形成密实的土骨架,进而使其在7 d内具有较高的抗压强度。基于试验结果,建立轴向压力、含水率和超细水泥掺量等多因素的固化软土强度预测公式,并提出复合水泥固化软土结构模型,为工程实践提供理论基础。

矿渣粉煤灰基地聚合物早期力学性能试验研究

采用工业废渣为原材料,通过激发矿渣、粉煤灰中的硅铝成分,形成矿渣粉煤灰基地聚合物胶凝体。主要研究矿渣及粉煤灰含量、水灰比、搅拌时间、养护温度对矿渣粉煤灰基地聚合物无侧限抗压强度的影响,并得到最优配合比及该配合比下的无侧限抗压强度。分析试验结果可知,地聚合物抗压强度受养护温度的影响最大,高温养护条件下可大幅提高其强度。

咖啡渣矿渣地聚合物固化软土的力学性能研究

为降低造价和碳排放量,通过研究地聚合反应结合有机质废弃物咖啡渣和工业废弃物矿渣制成软土固化剂的可能性,改良地聚合物水泥的性能,并对其效果进行评估。实验以废弃咖啡渣、矿渣为原料,氢氧化钠作为碱性激发剂,制备咖啡渣-矿渣基地聚合物用于软土加固。研究不同咖啡渣掺量、水灰比和养护时间对固化软土的抗压强度和抗劈裂强度等力学性能影响。结果表明:在室温条件下使用30%固化剂掺量时,在矿渣基地聚合物固化剂中将5%矿渣用咖啡渣替代矿渣并采用0.6水灰比时,所得到的固化软土力学性能最优,28天无侧限抗压强度和抗劈裂强度分别为达到1.7 MPa和318.3 kPa。该软土固化剂强度优于水泥,在满足实际工程要求的同时,最大化利用了各类废弃物。

某道路场地岩土物理力学性质分析与评价

通过对某道路场地的土层进行勘察和现场岩土进行物理性质实验,试验内容包括圆锥动力触探、现场直剪实验、锚杆抗拔试验等。现场原位试验严格按照规程规范操作,数据可靠,包括现场直剪试验、锚杆抗拔试验等。根据系列数据和实验结果研究分析出场地土层物理力学性质,采用现场直剪试验、抗拔试验确定岩土体抗剪强度指标及水泥砂浆与岩土间粘结强度。