关键词： 淤泥固化   固化剂掺量   无侧限抗压强度   响应面分析法  

摘要： 快速固化是解决场地施工过程中浅表层淤泥施工困难的一种有效方法。为了开发一种复合淤泥固化剂,研究了制样含水率、液体固化剂稀释比和投加量等参数对固化效果的影响,给出了固体剂参数与加固土地无侧限抗压强度的关系式。研究结果表明:在制样含水率20%~30%时,能兼顾制样成型效果和固化强度。固化剂掺量与固化效果成正相关,在保证充分拌和及含水率控制的前提下,推荐使用低稀释比。通过响应曲面优化设计法获得不同龄期无侧限抗压强度与固化剂使用参数的关系式,最佳的固化剂投加量、稀释比和水泥投加量分别为20%、1∶20和30%。固化土中生成的硅酸铝钠水合物和硅酸铝钙水合物提供了早期强度,随着固化龄期的增长,进一步生成的水化凝胶类物质提高了固化强度。

关键词： 稻壳灰-水泥   淤泥土   无侧限抗压强度   固化处理   微观机理  

摘要： 为拓宽稻壳灰和淤泥土等固废资源处理途径,基于传统水泥固化处理方法,提出稻壳灰-水泥固化处理淤泥土技术。通过室内击实、无侧限抗压强度(UCS)和电镜扫描(SEM)试验,分析稻壳灰-水泥土强度特性及微观机理。结果表明:稻壳灰对淤泥固化土强度增强效果显著,并且15%稻壳灰+8%水泥掺量效果最佳,稻壳灰加入显著提高淤泥固化土韧性,其破坏应变在3%~5%左右,变形系数E_(50)与抗压强度近似呈线性递增关系,E_(50)可取(19~50)q_(u)。微观分析表明:水化硅酸钙生成是稻壳灰-水泥固化淤泥强度提高的主要来源,其填充孔隙、胶结作用使土体更加密实,提高强度。基于试验结果,提出了稻壳灰-水泥固化淤泥微观演变机制分析模型。

关键词： 水铁矿   不溶性腐殖酸   镉、铅污染   土壤修复  

摘要： 为解决土壤重金属污染问题,用高温改性腐殖酸制备出水铁矿-不溶性腐殖酸(Fh-IHA)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析Fh-IHA的表面特性,结合田间稳定试验研究施加Fh-IHA对土壤pH,有机质(OM),铵态氮(A-N)、有效磷(A-P)、速效钾(A-K)和镉、铅形态的影响.结果表明,Fh-IHA表面粗糙、比表面积大、含有多种官能团,可通过表面络合、静电吸附结合镉、铅离子;稳定化修复后土壤pH轻微降低,有机质升高,铵态氮、有效磷、速效钾转变为缓效养分;稳定态镉、铅百分比含量分别升高22.1%—34.0%、15.6%—21.4%,且经90 d监测未出现活化现象.研究表明,Fh-IHA对土壤中重金属镉、铅稳定效果显著,可作为一种环境友好的土壤重金属污染修复材料.

关键词： 固化淤泥土   海水侵蚀   质量变化率   无侧限抗压强度   氯离子扩散   微观结构  

摘要： 在海岸工程建设中，处理海相软土是工程建设中常遇到的问题，目前最常用的处理方法是对土体掺灰固化改良。近年来研究发现，长期处于海水侵蚀环境中固化处理后的海相淤泥土会发生劣化。特别是因荷载、氯离子、硫酸根离子等物理、化学作用，对其造成不同程度的损伤，破坏其内部结构的稳定性，导致其耐久性降低，最终影响到上部结构体系的安全。针对海洋工程中存在的问题，本文对处于海水侵蚀环境中的固化淤泥土展开试验研究，对淤泥土进行固化时一般均采用水泥，但生产水泥过程会污染环境，为了减少此类问题，试验采用新型固化剂钢渣粉和矿渣粉，因炼钢过程中产生大量的矿渣不能及时处理且其固化效果较明显，又可以提高土样的强度及抗海水侵蚀性能。因此室内试验采用不同的固化剂进行研究，分别是水泥固化土(CS)、钢渣粉水泥固化土(SSP-CS)、掺激发剂钢渣粉水泥固化土(A-SSP-CS)和矿渣粉水泥固化土(SP-CS)的物理力学特性、侵蚀离子在固化土体中的扩散分布规律及侵蚀后的微观结构变化等方面，试验结果表明:　　(1)在海水侵蚀环境下，试样的质量变化率会随时间的增加而缓慢增大，且逐渐趋于平稳。掺入不同固化剂的淤泥土的强度在海水侵蚀下随时间增大而减小，但掺入矿渣粉试样的强度从初期就始终远高于其他固化试样，可看出矿渣粉可替代水泥进行固化淤泥土的可行性。　　(2)通过室内试验，测定试样不同侵蚀龄期及不同深度下的氯离子浓度，分析固化土在海水侵蚀作用下，侵蚀性离子的运移扩散规律。研究结果表明氯离子含量随着深度和侵蚀龄期在不断增长，曲线变化波动大，直至后期平稳上升。利用MATLAB软件和Fick第二定律扩散原理拟合出任意侵蚀龄期和任意深度下的氯离子浓度，所得拟合数据近似于试验结果，氯离子浓度都呈现出随侵蚀时间增加而增大的规律，前期平稳上升的走势，后期上升幅度变大，长时间下不同深度的氯离子浓度是从外部逐渐扩散至内部，都先发生局部侵蚀后再进行均匀性腐蚀，最终影响到试样强度。　　(3)采用扫描电镜(SEM)试验和X射线衍射(XRD)对侵蚀后的试样进行扫描和检测，分析在海水侵蚀溶液中不同龄期的试样内部微观结构和土样物相变化。研究结果表明海水侵蚀后的试样短时间内出现较少的团聚体(C-S-H胶凝体)和针状物(AFT)等水化产物，内部孔隙较小，排列较紧密，长时间后水化物数量变多且面积变大，孔隙随处可见，排列较分散，便于侵蚀离子侵入内部;对比水泥固化土和掺激发剂钢渣粉水泥固化土的不同侵蚀龄期图像可以看出，随着侵蚀时间的增加，内部结构逐渐变得疏松且孔隙增多，表层参差不齐，氯离子与内部物质进行多次水化反应，生成较多的F''s盐，使侵蚀越来越严重，导致试样性能不断的降低。

关键词： 玄武岩纤维   流动固化   无侧限压缩试验   抗剪强度试验   模型试验  

摘要： 流动固化淤泥具有良好的流动性、施工性和固化后的自硬性等优点,可作为建筑工程和轨道交通等建设领域的填筑材料。采用水泥、粉煤灰等固化材料处理后的淤泥土存在脆性开裂等缺陷。本文以某公路软基加固工程为背景,首先通过流动值试验、无侧限压缩试验、SEM电镜扫描试验和三轴剪切试验,研究在流动固化淤泥中添加分散的玄武岩纤维对流动固化淤泥土力学性能的改善效果;其次通过室内模型试验研究流动固化淤泥作为路基硬壳层的适用性;最后建立有限元模型分析固化淤泥挡土墙加固航道边坡的稳定性。主要结论如下:(1)对于水固比为1.0～1.2,水泥掺量为8%～14%,纤维掺量为0～0.8%的流动固化淤泥土,流动值与水固比和水泥掺量呈正相关,与纤维掺量呈反相关。使用木质素黄钙作为分散剂可增大玄武岩纤维加筋流动固化淤泥土的流动值,掺入1%的木质素黄钙可使流动值提高1倍以上。(2)对于水固比为1.0～1.2,水泥掺量为8%～14%,纤维掺量为0～0.8%,养护龄期为7d～28d的流动固化淤泥土,掺入纤维可提高流动固化淤泥土破坏应变和残余强度,随着纤维掺量的增加,无侧限抗压强度先增大后减小,存在最优掺量。添加玄武岩纤维后,破坏时裂缝宽度和数量减小,纤维的增强作用主要为握裹作用和形成纤维网格。(3)对于水固比为1.0,水泥掺量为14%,纤维掺量为0～0.8%,养护龄期为7d的流动固化淤泥土,在围压为100～300kPa下,掺入纤维可提高流动固化淤泥土破坏应变和残余强度,粘聚力随纤维掺量的增加而增大,内摩擦角变化较小。运用无侧限抗压强度计算得到的地基极限承载力与运用抗剪强度指标计算的承载力比值为1.46～1.53。(4)固化淤泥硬壳层破坏模式为冲剪破坏,掺入玄武岩纤维可增大承载力,减少破坏面周围裂缝,增大扩散角,减小坡脚水平位移和坡脚侧向土压力增量。(5)使用流动固化淤泥土作为挡土墙加固航道边坡可提高边坡稳定性,采用挡土墙和微型桩共同加固可减小挡土墙所受剪应力,使剪应力力分布更加均匀,起到保护挡土墙的目的。

关键词： 高含水率   海积淤泥   固化剂   固化机理  

摘要： 浙东沿海地区广泛分布吹填淤泥土,为解决真空预压难以快速提高淤泥土地基承载力的问题,提出使用固化剂加固沿海地区海积淤泥地基的方法,对含水率不低于85%的吹填土进行固化试验,比较了固化剂的种类、掺量及费用,分析了固化土强度发展规律。结果表明,3%石灰-8%粉煤灰类固化土对高含水率海积淤泥的固化效果较为明显,且方案最优,强度费用比为4.2,并得到了固化淤泥土的无侧限抗压强度与龄期之间的对数关系,28d内强度增长较快,确定该类固化土后期外掺剂试验以28d强度为主要参考点。研究成果可为海积淤泥土地基的加固提供试验数据支撑。

关键词： 滨海沉积淤泥   压缩特性   固化剂   掺量  

摘要： 为研究固化剂种类与掺量对海相沉积淤泥固化效果的影响,以唐山南堡典型滨海沉积淤泥为研究对象,通过单掺固化压缩试验,结合粉煤灰废物利用问题,分析了水泥、生石灰及粉煤灰等不同固化剂及掺量对该淤泥固化后压缩特性的影响。结果显示:该淤泥在未固化前为高压缩性土,而在添加一定掺比的水泥、生石灰和粉煤灰并进行7d龄期养护后,淤泥试样的压缩特性均有所改良,其中20%水泥掺比的试样效果最优,且改性为中压缩性土,说明高掺比水泥可在短期内明显改善其压缩特性。单掺生石灰固化时,可通过适当延长闷料时间以增强固化效果。粉煤灰虽固化效果稍差,但具有低耗环保的优势,在实际应用中可综合考虑。该成果可为海相淤泥的固化及工程应用提供一定参考。

关键词： 河道疏浚   固化法   现场试验   地基承载力  

摘要： 河道清淤与疏浚工程中,常因疏浚淤泥的集中堆置而形成大面积的堆场,基于软土地基处理常用的固化法对疏浚淤泥堆场进行地基处理。固化剂由水泥、粉煤灰、石灰等固化材料根据一定比例调配而成,通过室内固化剂配合比试验,确定了经济适用的最佳固化剂配比和用量。并采用引进的新型固化设备开展了现场试验研究,根据固化处理深度的不同将试验区分为深处理区和浅处理区两个分区。试验结束后,检测了试验效果。结果表明,处理后的地基承载力完全满足设计要求,且深度处理区效果更优。

关键词： 水泥固化淤泥土   干湿-冻融循环   三轴剪切试验   力学性能   裂隙发育特征   微观形态  

摘要： 针对水泥固化淤泥土性能受干湿-冻融循环效应的影响,开展了不同干湿-冻融循环次数下的土体三轴剪切试验、CT扫描试验和SEM扫描试验,研究了干湿-冻融过程中水泥固化淤泥土的力学特征和微结构损伤规律。结果表明:水泥固化淤泥土的应力-应变曲线呈应变硬化特征,内摩擦角与黏聚力指标随干湿-冻融循环次数增加而逐渐减小,且分别表现为指数型和线性衰减趋势;根据二值化的CT扫描图像定量分析了裂隙演化规律,发现试样的裂隙率随干湿-冻融循环次数增加呈指数型增加;由SEM扫描试验可以观测到干湿-冻融循环后试样中的水泥基胶结物流失,颗粒间密实度下降,这是导致水泥固化淤泥土发生裂隙扩展与力学性能弱化的微观机制。

关键词： 水泥处理淤泥土   玄武岩纤维   无侧限抗压强度   抗拉强度   Popovics模型  

摘要： 我国在实际工程中如公路工程的建设以及河海航道的疏浚工程中,会产生大量的废弃淤泥。废弃淤泥未经处理很难被直接用作工程材料然而若直接抛填不仅占用宝贵的土地资源而且对周边的环境也会造成恶劣的影响。此外随着我国大力推进基础设施建设以及各种环河湖工程,堤防工程以及道路工程的大量修建,导致优质材料十分短缺。目前国内外一般利用水泥类等化学材料对淤泥进行化学固化处理,然而经处理后的材料常表现出失水收缩开裂、泡水崩解的现象,很难满足工程中长期强度稳定以及变形稳定的要求。为了解决这一问题一些学者提出使用纤维加筋来改善其力学性能。玄武岩纤维是一种目前已知的绿色环保并且具有强度高耐腐蚀强等优异性能是国内重点发展的四大纤维之一。基于以上研究背景,本文以黄石某工程上的河岸段疏浚淤泥为研究对象通过加入玄武岩纤维以及水泥进行联合固化处理淤泥土。本文对不同养护龄期、不同纤维掺入比以及水泥掺入比的纤维加筋水泥固化淤泥土试样进行无侧限抗压强度试验,建立强度预测公式。研究结果表明,增加纤维掺入可以有效的提高固化淤泥土的抗压强度,此外通过对比强度预测公式的预测值与实际试验所测值发现模型最大相差9.3%,验证了强度预测公式的可行性。为了探究纤维掺入对于水泥固化淤泥土抗拉强度的改善效果,本文对不同养护龄期、不同纤维掺入比以及水泥掺入比的纤维加筋水泥固化淤泥土试样进行间接抗拉强度试验并通过灰色关联度理论分析抗拉影响强度的因素排序为:水泥、养护龄期、纤维。最后基于不固结不排水三轴剪切试验,研究分析不同纤维掺入比条件下纤维加筋水泥固化淤泥土的抗剪强度参数粘聚力以及内摩擦角的变化,并分析试样的应力-应变特征,基于Popovics模型将应力-应变曲线分为3段进行分段表述。并将模型所拟合得到的曲线与试验所得应力-应变曲线进行对比结果表明拟合的效果良好,验证了利用Popovics模型进行拟合本文中玄武岩纤维加筋水泥固化淤泥土应力-应变曲线的可行性。