矿渣-粉煤灰地聚物固化淤泥力学性能和路用性能研究

为实现河底淤泥的资源化处置,常采用水泥等胶凝材料固化淤泥提高承载力作为路基材料。传统固化材料能耗大、碳排放量高。为开发可持续性固化材料,本研究采用矿渣-粉煤灰二元地聚物固化淤泥,研究其力学性能及路用性能。通过研究Si/Al摩尔比、Na/Al摩尔比对地聚物凝结时间和抗压强度的影响规律,确定地聚物配合比设计。依据优化配合比固化淤泥,研究地聚物掺量、养护龄期对固化淤泥力学性能的影响,并对固化淤泥进行水稳性、加州承载比、干缩和温缩试验,以评估其路用性能;采用扫描电镜和X射线衍射等试验方法对固化淤泥进行微观分析,揭示其固化机制。试验结果表明,矿渣-粉煤灰基地聚物地质聚合产物为无定形地聚物凝胶、水化硅酸钙、水化铝酸钙等,增强了土颗粒之间的胶结并且填充了孔隙,提高了固化淤泥的力学性能和路用性能。研究结果为地聚物固化淤泥土工程应用提供了实验基础。

粉煤灰-矿渣基地聚合物砂浆凝结时间及力学性能试验研究

采用低钙粉煤灰为硅铝质原料,研究矿渣取代率、碱激发剂浓度和水胶比对地聚合物砂浆凝结时间和力学性能的影响,结合SEM-EDS和XRD等分析了粉煤灰地聚合物的微观形貌和物相组成,并对其凝结固化机理进行研究。结果表明:随着碱激发剂浓度的增大,砂浆的初凝时间逐渐延长、终凝时间逐渐缩短,抗压、抗折强度呈先提高后降低的趋势;随着矿渣掺量增加,砂浆的凝结时间大幅度缩短,抗压强度显著提高。随着水胶比的增大,砂浆的凝结时间逐渐延长,强度逐渐降低。SEM结果显示:矿渣的取代率越大,试样的微观结构越致密;碱激发剂浓度过高或过低都会使材料的微观结构变得疏松,强度降低。