水泥固化土固化机理及抗冲刷特性

为了完善水泥固化土抗冲刷性能方面的研究,使水泥固化土在水下结构防护中得到应用,在砂土和黏土中分别掺入水泥和与液体固化剂,采用土体冲刷函数测定仪(EFA)对水泥固化土开展了抗冲刷性能试验。在分析砂土和黏土的固化作用机理基础上,研究了固化剂和固化时间对水泥固化土抗冲刷性能的影响。研究结果表明:水泥固化土的强度随固化时间的增长而增大,黏土的强度快速增长阶段要早于砂土;固化剂可以有效提高土体的起动切应力,同时可以大幅减小土体的冲刷速率,明显提高了土体的抗冲刷强度;起动切应力的增长速率随固化时间增长逐渐减缓,存在临界最大值。根据起动切应力的变化特征提出了水泥固化土起动切应力预测模型,经试验数据对比,该模型可以较好地预测水泥固化土的起动切应力随固化时间的变化规律。

复合型固化剂固化黏土强度试验研究

为研究固化剂-黏土的强度特性,养护7 d后,对不同水泥含量的固化土采用单轴无侧限压缩试验。试件处于干燥和泡水两种状态,测得黏土、固化剂掺入黏土、固化剂与水玻璃掺入黏土三种情况下试件单轴无侧限抗压强度。分析黏土名义黏聚力c′的演化特征。试验结果表明:其他条件不变,随着水泥含量的增大,试件强度先减小后增大,当水泥含量(质量分数)为7%时,试件强度最低;加入固化剂后的泡水试件强度随着水泥含量的增大而增大;加入固化剂能显著提高试件的抗压强度;加入固化剂和水玻璃,试件强度与单独加入固化剂相差不大;名义黏聚力c′与无侧限单轴抗压强度变化规律一致。

HR软土固化剂的研制与工程应用

本文聚焦HR软土固化剂的研制与工程应用,重点探讨HR软土固化剂的主剂和辅剂的配合比及研发过程。通过室内试验和原位试验,对照性地评价软土在HR软土固化剂与水泥作用下的固化效果,观察土体在固化剂作用后力学性能的变化情况。试验结果表明:与水泥固化土相比,HR软土固化土的力学性能表现出显著优势。在相同固化时间内,HR软土固化土抗压强度均强于水泥固化土;从环境保护和经济效益层面出发,使用HR软土固化剂代替传统水泥进行软土固化,可极大减少水泥用量,该举措不仅降低了二氧化碳排放,而且大幅降低了工程造价。该研究对于软土地基处理工程、以软土为基材的预拌固化土具有重要的指导意义。

三元工业废渣协同水泥固化土的基本特性和机理分析

为了资源化利用工业固废的胶凝活性以求减少水泥使用量,设置10%和20%两种固化剂总掺量,并以纯水泥固化土作为对照组,将赤泥、电石渣和磷石膏3种工业废渣部分代替35%、45%、55%的水泥。研究每种配比方案下固化土的强度、电阻率、抗渗性和浸出液pH值变化规律,并结合SEM、FTIR和XRD谱图揭示三元工业废渣协同水泥固化土的微观机理。结果表明:工业废渣代替水泥存在最优替代率问题,当固化剂总掺量为10%和20%,且三元废渣占比<45%时,力学性能优于零废渣纯水泥固化土,废渣占比达到55%时力学强度低于纯水泥固化土,且固化剂总掺量和养护龄期越大强度越高;无损化的电阻率测试技术对于强度的预测具有较高精度,浸出液的pH值随龄期的增大而降低,含废渣固化土的pH值低于零废渣固化土,不同掺量和龄期固化土的pH值均小于腐蚀性鉴别限值;三元废渣协同水泥固化土的抗渗性优于零废渣水泥固化土。微观试验结果表明固化土中生成了钙矾石、水化硅酸钙和碳酸钙等水化产物,三元工业废渣掺入能产生更多的胶结物,使固化土结构更加致密。

新型复合激发锂渣基固化剂加固软土试验研究

为提高固体废弃物锂渣的利用率,以锂渣作为原材料,选择生石灰作为外添加剂,同时添加碳酸钙和氢氧化钠作为复合激发剂,利用碱激发技术研制一种新型软土固化剂材料。采用正交试验研究该新型复合激发锂渣基固化剂的固化配合比,并探究试验中各因素对固化土抗压强度的影响,同时结合XRD及SEM揭示固化剂与软土之间的固化机理及微观结构的演化规律。结果表明,固化剂的最佳配合比为锂渣掺量73%(质量分数)、生石灰掺量18%(质量分数)、复合激发剂掺量9%(质量分数)、碳酸钙与氢氧化钠质量比1∶1。该配合比下固化土7和28 d无侧限抗压强度分别为1.32和2.35 MPa,水稳定性系数分别为0.80和0.87。在生石灰与复合激发剂的协同作用下,固化土中水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和水化硅铝酸钠(N-A-S-H)等胶凝物质显著增多,土体结构致密度提高强度及水稳定性提高。

码垛和拆垛机器人在封尘剂智能加药系统中的应用

目前选煤厂固化封尘剂智能加药过程自动化程度低,码垛与拆垛过程需要大量的人工参与,人工效率低,容易出现错误,直接关系选煤厂的经济效益。介绍了码垛拆垛机器人技术原理与系统架构,将先进的自动码垛与拆垛技术引进固化封尘剂智能加药系统,研发的自动码垛和拆垛系统包含:胶带输送单元、振平单元、机器人及地轨单元、滚筒输送单元、拆包称重单元和废袋收集单元,为选煤厂固化封尘剂智能加药系统提供了一种全自动技术方案。

硅酸盐水泥基固化剂流态固化土抗压强度研究

针对实际工程对渣土处理和涵背、涵顶回填的需求,采用硅酸盐水泥分别和矿粉、粉煤灰复合作为固化剂,研究不同固化剂、不同固化剂掺量、不同水固比等条件下流态固化土强度发展规律。结果表明:流态固化土抗压强度随着试验龄期的延长而增长,相同掺量下,采用矿粉作为掺合料的流态固化土抗压强度要明显高于粉煤灰;随着掺量的增加,粉煤灰流态固化土抗压强度显著降低,28 d强度降低了13.6%,而矿粉流态固化土抗压强度具有一定程度的提高,28 d强度提高了12.6%。随着固化剂掺量增加,流态固化土抗压强度提高。随着水固比的增大,抗压强度均呈现一定程度的降低趋势。

地质聚合物固化土力学性能与抗冻融性能研究

本文以矿粉-粉煤灰-水泥-石膏-尾矿为地聚物土体固化剂,以水玻璃为激发剂,研究了不同尾矿掺量、激发剂掺量及固土比对地质聚合物加固土无侧限抗压强度与抗冻融性能的影响。结果表明:当尾矿掺量为5%~20%时,尾矿的掺量越高,地质聚合物加固土的无侧限抗压强度越低,抗冻融性能越差;当固土比从5.26%提高到33.33%时,地质聚合物加固土的无侧限抗压强度由537 kPa增大到3304 kPa,其抗冻融性能越好;当激发剂掺量由0%提高到5%时,地质聚合物加固土的无侧限抗压强度先降低后提高,当激发剂掺量由5%提高到7%时,地质聚合物加固土的无侧限抗压强度逐渐降低;地质聚合物加固土的质量损失率与其无侧限抗压强度呈反向变动的关系。

流态固化土压缩特性及其在工程中的应用研究

流态固化土技术是一种新兴的地基加固方法,文章旨在探讨流态固化土的压缩特性及其在工程项目中的应用,以评估其在土体改性和地基加固中的效能。通过实验分析不同固化剂类型、掺量和养护时间对流态固化土压缩特性的影响,可知随着养护时间的延长,流态固化土的孔隙比和压缩系数降低,结构变得更加坚固,尤其是采用水泥作为固化剂的情况。流态固化土技术在基础设施建设中具有优异的成本效益和施工便捷性,尤其适用于工期紧迫、施工空间受限的项目,同时降低了对新土资源的需求,并解决了废土处理问题。

转炉炼钢用球团复合结合剂的开发

为对钢厂除尘灰等二次资源进行绿色、循环再利用,根据转炉炼钢工艺要求,需将炼钢除尘灰等二次资源配加适量造渣材料制成转炉炼钢用冷固球团。采用传统工艺生产的结合剂制备球团,冷固球团强度约100 N、粉面率在20%以上,强度低,粉面率高,使用过程中利用效率较低。通过对结合剂机理进行系统分析,认为可以在复合剂中配加大量有机物的前提下,加入适量分散剂,提高其使用效果;并确定在工业淀粉50%、钠盐25%、硅微粉25%的配比下,固定混合料、结合剂添加比例不变,复合结合剂的成球效果最好。工业试验证明,结合剂添加比例1.5a%、搅拌时间210 s/缸、压球机压力4~8 MPa、辊坯线速度0.35~0.45 m/s时,制备的复合结合剂用于炼钢用球团,冷固球团的初始强度提高到200 N以上,最终强度达到800 N以上,粉面率降低至5%以下,可满足用户使用要求,提高使用效率。

钢渣-钒钛矿渣基坑回填料的制备及机理

为了推动钢铁冶金废弃物的综合利用,以钢渣、钒钛矿渣为原料替代水泥制备了全固废预拌固化剂,再与黏土制成基坑回填料,采用力学性能测试法、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electronic microscopy,SEM)和能谱分析(energy dispersive spectrometry,EDS)等测试手段,研究了钢渣细度、钢渣掺量及固化剂掺入比对基坑回填料性能的影响,并测试预拌固化剂的稳定性及水化机理。结果表明:当钢渣比表面积为457 m^(2)/kg,料浆浓度(质量分数)为80%,固化剂掺入比(质量分数)为20%,固化剂配比(质量比)为钢渣∶脱硫石膏∶钒钛矿渣=44∶10∶46时,用其制备的基坑回填料力学性能较好,此时固化剂净浆流动度为136 mm且安定性合格,稳定性优于P·O 42.5普通硅酸盐水泥;在固化剂掺入比为7%~25%,掺入占胶结剂总量0.4%PC型聚羧酸型高效减水剂(polycarboxylic acid,PC),基坑回填料28 d抗压强度均大于0.4MPa,最大为4.7 MPa,回填料坍落度大于150mm,满足T/CECS 1037—2022《预拌流态固化土填筑技术标准》指标要求。机理研究可知,固化剂水化后的矿物相为:C_(2)S、C_(3)S、Ca(OH)_(2)、钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和RO相。C_(2)S、C_(3)S和CaSO_(4)等物质随水化的进行逐渐消失,而AFt和C-S-H凝胶晶体含量增加。

固化黄土力学特性三轴试验研究

为进一步认识固化黄土的力学特性,以郑州地区黄土为试验材料,制备不同固化剂掺量的试样,并在标准养护条件下养护至试验龄期后饱和。应用GDSTTS标准应力路径三轴仪,开展固结不排水(CU)剪切试验,主要研究围压、固化剂掺量以及养护龄期对固化黄土力学特性的影响。试验结果表明:郑州地区固化黄土具有显著的结构性,其应力应变曲线呈现出应变软化特征,并可用驼峰型三参数表达式描述;同时,增大围压和固化剂掺量以及延长养护龄期,固化黄土的峰值应力及残余应力都增大、养护龄期超过一定时间后,其对固化黄土强度的影响趋弱。

矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥稳定粉土的强度及固化机理

采用矿渣、钢渣、脱硫石膏和普通硅酸盐水泥联合制备固化剂,对黄河冲积粉土进行改良固化,在提高工业废渣资源化利用的同时,以期解决黄河冲积粉土强度低、水稳性差等路基工程应用难题。首先,基于无侧限抗压强度试验、水稳性试验和干湿循环强度试验探究固化剂掺量和养护龄期对固化粉土强度的影响规律,确定固化剂的最优掺量;其次,针对最优固化剂掺量的固化粉土,开展不同龄期固化粉土的渗透性试验,同时结合核磁共振测试、矿物成分分析以及电镜扫描,揭示固化粉土的矿物成分及微观结构的演化规律。研究结果表明:矿渣-钢渣-脱硫石膏-水泥固化粉土的最优掺量为干燥粉土质量的10%;固化粉土的水化产物主要为水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和钙矾石晶体(AFt);水化产物的粒间胶结和填充作用使土颗粒间形成致密结构,增强了固化粉土的力学强度、水稳性和抗渗性能。

永嘉三江淤泥固化土强度发展与微观研究

为了解决淤泥固化土强度低、利用性差等问题,引入水泥、粉煤灰、石灰、三乙醇胺、硫酸钙、硅酸钠复合形成G固化剂,改性三江淤泥土,通过无侧限抗压强度、压汞试验、扫描电镜等手段,研究不同含水率、不同掺量下的固化土强度增长机理。结果表明:经过固化处理的淤泥固化土,最优含水率增加、最大干密度略有减少,强度与掺量、含水率呈线性增长关系;固化土孔隙率与含水率成正比关系,大孔径孔隙随着掺量增加而减少。微观分析表明,随着含水率增加,淤泥固化土密实性降低,其强度主要来源于淤泥与水化产物形成的团粒结构,在松散土颗粒间起到填充、胶结、骨架支撑作用。

低碳复合固化剂固化工程废土配比优化设计及机理分析

为有效再利用工程废土,降低碳排放,减少水泥用量,研发新型环保土壤GGL固化剂,并用于高等级公路路面基层的填筑工程。在工程废土最佳含水率下,采用正交试验方法,设计了25种配合比的复合材料试验,通过无侧限抗压强度试验,运用方差分析和曲线拟合分析,确定复合土壤固化剂的最优配合比;通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析,阐明了新型固化土(GGL固化土)作用机理。研究结果表明:水泥和GGL固化剂均可提高GGL固化土的无侧限抗压强度;采用水泥掺量8%和GGL固化剂掺量3‰时,GGL固化土的7天无侧限强度可达到5.0MPa;加入新型复合固化剂,改变了土壤的多孔网络,提高土体性能。

磷石膏-钢渣-矿渣固化低液限粉质黏土力学性能及耐久性能研究

为改良低液限粉质黏土的力学与耐久性能,提出了以磷石膏-钢渣-矿渣(PSG,Phospogypsum-Steel slag-Ground granulated blast-furnace slag)为材料的全固废固化剂对低液限粉质黏土进行固化,并与同掺量的P.O 42.5普通硅酸盐水泥固化土进行对比。研究了不同PSG掺量(5%、10%、15%)和不同龄期对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、水稳定性、干缩变形和抗冻融循环能力的影响,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了其微观固化机制。试验结果表明:随着固化剂掺量的增加,固化土的最大干密度增大,最优含水率减小。PSG固化土具有较高的后期强度和水稳性能,28d的抗压强度达到了5.28MPa,水稳系数达到93.5%。90d的累计失水量和干缩应变分别为71.3g和1.12×10^(-3),比水泥固化土的79.6g和1.28×10^(-3)降低了10.43%和12.5%。20次冻融循环后,PSG固化土的强度损失为21.65%,比水泥固化土的27.25%降低了5.6%。微观测试发现大量絮凝状C-S-H胶凝物质和针棒状AFt在PSG固化土中出现,这些物质通过填充孔隙、包裹土颗粒和搭接骨架,提高了土体的强度,增强了土体性能。

基于振动搅拌的流态固化黄土试验研究

为提高流态固化土工程应用性能和生产效率,采用山西5个不同地区的黄土进行了不同固化剂种类和掺量、搅拌方式、搅拌时间下新拌流态固化土的流动性能和固化后结石率、强度及水稳定性等的对比试验。结果表明:掺8%固化剂即可满足工程应用要求。相同试验条件下,与普通搅拌相比,振动搅拌固化土的流动扩展度增大10~20 mm、悬浮性和结石率更佳、28 d强度提高了9.1%~18.3%、浸水24 h后28 d强度损失率降低了0.4~1.8个百分点、搅拌时间缩短20%。与P·O42.5水泥相比,采用自研的HT型固化剂时,固化土结石率略有提升、28 d强度提高了7.6%~16.7%、浸水24 h后28 d强度损失率降低了0.8~1.7个百分点,综合性能更优。

流态固化土的电化学特性及其施工与力学性能

流态固化土是一种新型填筑工程材料,是对传统稳定土(灰土等)的变革和发展。采用单纯形重心法设计固化剂组成,对不同配比固化剂的流态固化土的坍落度、凝结时间、抗压强度和电化学阻抗谱进行测试。基于7个实验点的结果,采用3个分量的三阶重心多项式模型建立流态固化土坍落度、凝结时间以及抗压强度预测方程。试验结果表明,当流动性满足要求,且凝结时间适宜时,水泥-矿粉-粉煤灰三元体系质量比为6∶2∶2时,流态固化土抗压强度较高,固化效果及经济性良好;电化学阻抗谱法Nyquist图的容抗弧半径和Bode图的阻抗模值与固化体试样的强度呈正相关,是评价预固化剂固化效果的一种有效途径。

工业废渣基固化剂加固软土路基技术及施工应用

为了研究工业废渣基固化剂对软土路基的加固效果,选取南京典型软土制备固化土试件,分别进行了UCS、XRD、TG/DTG、SEM以及X–CT等宏观和微观特性试验,并开展了固化软土路基现场施工应用。结果表明:废渣基固化剂可有效提高软土的强度,固化土强度与养护龄期呈指数型函数增长关系,废渣基固化剂中胶凝材料的直接水化反应和高炉矿渣在碱激发作用下的二次水化反应是固化土强度提高的内在机理。现场应用效果表明:固化剂掺量为4%时,固化土强度可达到路基设计要求,并且固化土7 d和28 d强度明显高于6%灰土强度。采用废渣基固化剂对软土路基进行原位加固,不仅可降低筑路成本,而且可消耗大量工业废渣,经济效益和环境效益显著。

石油焦灰渣-矿粉用作泥浆固化剂的试验研究

以石油焦灰渣、矿粉复合用作泥浆固化剂制备固化土,对固化土的浆液工作性能、力学强度以及抗冲刷性能进行了试验研究,对比了石油焦灰渣-矿粉和水泥、石灰的固化效果,分析了石油焦灰渣-矿粉的固化机理。结果表明,石油焦灰渣-矿粉的固化效果弱于水泥,但明显强于石灰;其固化土浆液的扩展度随着石油焦灰渣掺量的增加而增大,当石油焦灰渣掺量为20%时,浆液凝结时间最短,初、终凝时间分别为6.3、9.9 h,固化土的28 d无侧限抗压强度达到1.98 MPa,冲刷14 d后的质量损失率与强度损失率也最低,分别为2.57%和4.07%;其固化机理在于固化剂自身水化反应、固化剂与土粒之间的离子交换反应和火山灰反应复合协同作用可生成C-S-H凝胶和钙矾石(AFt),两者相互搭接形成致密结构,促进土体强度提高。