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地质聚合物固化土研究现状及展望

土木与环境工程学报(中英文) 2022年

作者：罗正东章本本苏永华蒋波李政阳湖南大学土木工程学院湘潭大学土木工程与力学学院

随着对地质聚合物研究的不断深入，用地质聚合物作为固化剂应用于土壤固化领域的研究受到了广泛关注。地质聚合物作为一种新兴的土壤固化剂，是一类以富硅铝酸盐矿物为前驱体，在碱激发剂作用下形成的绿色无机胶凝材料，具有力学性能良...

随着对地质聚合物研究的不断深入，用地质聚合物作为固化剂应用于土壤固化领域的研究受到了广泛关注。地质聚合物作为一种新兴的土壤固化剂，是一类以富硅铝酸盐矿物为前驱体，在碱激发剂作用下形成的绿色无机胶凝材料，具有力学性能良好、耐久性优异以及低碳环保等优点，能够有效克服水泥/石灰等传统土壤固化剂能耗高、污染大以及耐久性差等缺点，被普遍认为是传统土壤固化剂的理想替代品。为明确地质聚合物对土壤的加固机理和增强效果，回顾近年来地质聚合物固化土的研究进展。介绍地质聚合物固化土的反应机理；详述不同因素对地质聚合物固化土无侧限抗压强度和抗剪强度等力学性能的影响；讨论地质聚合物固化土在冻融循环、干湿循环以及化学离子侵蚀等作用下的耐久性；最后对地质聚合物固化土技术未来发展方向进行展望。

关键词：

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碱激发金矿粉充填材料力学性能及微观分析

矿冶工程 2023年第4期43卷 21-25页

作者：罗正东蒋波章本本邓代强李翔湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

以金尾矿为骨料、粉磨后的金尾矿(简称金矿粉)为前驱体原料,以氢氧化钠+水玻璃为碱激发剂,采用碱激发方式制备充填材料,研究了金矿粉颗粒细度、碱激发剂模数及掺量对充填体力学性能的影响。结果表明,当金矿粉磨矿时间60 min(粒度d 50为5... 详细信息

以金尾矿为骨料、粉磨后的金尾矿(简称金矿粉)为前驱体原料,以氢氧化钠+水玻璃为碱激发剂,采用碱激发方式制备充填材料,研究了金矿粉颗粒细度、碱激发剂模数及掺量对充填体力学性能的影响。结果表明,当金矿粉磨矿时间60 min(粒度d 50为5.939μm)、碱激发剂水玻璃模数及掺量分别为1.2和60%时,充填体28 d抗压强度为854.2 kPa,满足GB/T 39489—2020《全尾砂膏体充填规范》对充填体强度的要求。在碱激发剂作用下,金矿粉发生水化反应,生成大量硅铝酸盐凝胶,形成密实稳定的结构,使充填体具有良好的力学性能。

关键词：金尾矿碱激发充填材料力学性能微观分析

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竹筋格栅套筒加筋碎石桩极限承载力计算

公路 2023年第10期68卷 111-117页

作者：郭跃飞章本本罗正东谢测坤岳阳市公路桥梁基建总公司岳阳市414000 湘潭大学土木工程学院湘潭市411105

基于竹筋格栅套筒加筋碎石桩在竖向荷载作用下的受力变形特征,分析了其承载机理和破坏模式。根据极限平衡理论对两种常见破坏模式下的竹筋格栅套筒加筋碎石桩的单桩极限承载力计算公式进行了理论推导,并得出竹筋格栅抗拉强度和套筒长度... 详细信息

基于竹筋格栅套筒加筋碎石桩在竖向荷载作用下的受力变形特征,分析了其承载机理和破坏模式。根据极限平衡理论对两种常见破坏模式下的竹筋格栅套筒加筋碎石桩的单桩极限承载力计算公式进行了理论推导,并得出竹筋格栅抗拉强度和套筒长度是桩体破坏模式的判定依据。结合工程实践案例,探究了竹筋格栅抗拉强度、套筒长度以及桩径对单桩极限承载力的影响规律。结果表明:竹筋格栅套筒通过提供额外的径向约束力有效限制了碎石桩的鼓胀变形,从而大幅提高了碎石桩承载力。同时,竹筋格栅抗拉强度、套筒长度以及桩径3者之间存在最优组合,在实际工程应用中应综合考虑3者之间的影响关系,选取最优组合,从而最大程度上提高碎石桩承载力。

关键词：加筋碎石桩竹筋格栅套筒承载变形机理极限承载力破坏模式

硫酸盐侵蚀作用下碱激发矿渣-粉煤灰固化软土的耐久性研究

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湖南交通科技 2022年第3期48卷 8-11,124页

作者：陈珊玲章本本贺敏梁斌湖南省交通运输厅交通建设造价管理站湖南长沙410116 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007

为提高碱激发矿渣-粉煤灰在软土固化领域的资源化利用,对碱激发矿渣-粉煤灰固化软土的抗硫酸盐侵蚀性能进行了研究。通过系列室内试验,研究了碱激发矿渣-粉煤灰固化软土在硫酸盐浸泡环境下不同龄期的表观形貌、质量变化以及无侧限抗压强... 详细信息

为提高碱激发矿渣-粉煤灰在软土固化领域的资源化利用,对碱激发矿渣-粉煤灰固化软土的抗硫酸盐侵蚀性能进行了研究。通过系列室内试验,研究了碱激发矿渣-粉煤灰固化软土在硫酸盐浸泡环境下不同龄期的表观形貌、质量变化以及无侧限抗压强度,并与水泥固化软土进行了对比分析。结果表明:相较于水泥固化软土,碱激发矿渣-粉煤灰固化土表观完整性较好,试样质量变化不大;在相同浸泡龄期下,碱激发矿渣-粉煤灰固化软土无侧限抗压强度显著高于水泥固化软土。另外,随着浸泡龄期增加,碱激发矿渣-粉煤灰固化软土无侧限抗压强度逐渐降低,而水泥固化软土无侧限抗压强度先增后减。

关键词：软土固化硫酸盐侵蚀碱激发矿渣-粉煤灰耐久性

地质聚合物砂浆与既有混凝土界面粘结性能研究

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市政技术 2023年第7期41卷 71-76页

作者：易新祥章本本李政阳岳阳路桥集团有限公司湖南岳阳414000 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105

地质聚合物作为新型绿色无机胶凝材料,具有力学性能优、耐久性强、低碳环保以及工业固废消纳利用率高等优势,在既有混凝土结构修复加固领域有潜在的应用前景。鉴于此,通过室内双面剪切试验和三点弯曲试验,研究了地质聚合物前驱体配合比... 详细信息

地质聚合物作为新型绿色无机胶凝材料,具有力学性能优、耐久性强、低碳环保以及工业固废消纳利用率高等优势,在既有混凝土结构修复加固领域有潜在的应用前景。鉴于此,通过室内双面剪切试验和三点弯曲试验,研究了地质聚合物前驱体配合比、养护方式和混凝土基体强度对地质聚合物砂浆与混凝土基体界面粘结性能的影响规律。研究结果表明,地质聚合物砂浆与混凝土基体的界面粘结性能和粉煤灰掺量呈负相关关系,和矿渣、赤泥掺量呈正相关关系;相较于普通室温养护,水浴养护和蒸汽养护可有效提高地质聚合物砂浆与混凝土基体界面粘结性能;地质聚合物砂浆与混凝土基体的界面粘结性能随着混凝土基体强度的增加而逐渐增强。

关键词：地质聚合物砂浆既有混凝土界面粘结性能双面剪切试验三点弯曲试验

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纤维增强地质聚合物复合材料性能研究进展

市政技术 2022年第4期40卷 89-94页

作者：郭跃飞王观次尹鸿达章本本岳阳市公路桥梁基建总公司湖南岳阳414000 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105

地质聚合物作为新型绿色无机胶凝材料,不仅具备优异的力学性能、耐久性能,还具有生态环保、工业固体废弃物利用率高等独特优势。然而,地质聚合物普遍存在变形能力不足、抗拉强度低、易脆性破坏的问题。因此,论述了近年来快速发展的纤维... 详细信息

地质聚合物作为新型绿色无机胶凝材料,不仅具备优异的力学性能、耐久性能,还具有生态环保、工业固体废弃物利用率高等独特优势。然而,地质聚合物普遍存在变形能力不足、抗拉强度低、易脆性破坏的问题。因此,论述了近年来快速发展的纤维增强地质聚合物复合材料,首先对纤维的属性进行了阐述,随后从力学性能、耐久性能、工作性能等方面对纤维增强地质聚合物复合材料的研究现状进行了总结,最后就纤维增强地质聚合物复合材料在工程领域应用的发展趋势进行了探讨。该研究为纤维增强地质聚合物复合材料的进一步研究提供了参考。

关键词：纤维增强地质聚合物绿色胶凝材料力学性能耐久性能工作性能

硫酸盐侵蚀作用下碱激发金尾矿充填体性能研究

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市政技术 2023年第10期41卷 223-229页

作者：龙庆辉刘坤李曙光章本本蒋波湖南省益阳公路桥梁建设有限责任公司湖南益阳413000 湖南省芷铜高速公路建设开发有限公司湖南长沙410000 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105

为研究硫酸盐侵蚀作用对碱激发金尾矿充填体性能的影响机理,基于室内模拟硫酸盐侵蚀试验,通过表观形貌、无侧限抗压强度、质量变化以及微观表征手段,探究了在清水环境以及硫酸钠溶液、硫酸镁溶液、硫酸钠+硫酸镁混合溶液侵蚀环境下,碱... 详细信息

为研究硫酸盐侵蚀作用对碱激发金尾矿充填体性能的影响机理,基于室内模拟硫酸盐侵蚀试验,通过表观形貌、无侧限抗压强度、质量变化以及微观表征手段,探究了在清水环境以及硫酸钠溶液、硫酸镁溶液、硫酸钠+硫酸镁混合溶液侵蚀环境下,碱激发金尾矿充填体宏观力学特性和微观特征的演变过程。研究结果表明,硫酸镁溶液和硫酸钠+硫酸镁混合溶液对充填体性能的劣化损伤作用远大于硫酸钠溶液和清水。随着浸泡龄期的增加,在硫酸镁溶液和硫酸钠+硫酸镁混合溶液中的充填体表观损伤严重,无侧限抗压强度持续减小直至丧失承载力,质量先增加后减少;而在硫酸钠溶液和清水中的充填体表观形貌未发生明显变化,无侧限抗压强度不断增大直至平缓稳定,质量缓慢减少。总体而言,硫酸盐对充填体性能的劣化损伤作用从高到低依次为硫酸镁>硫酸钠+硫酸镁>硫酸钠。

关键词：硫酸盐侵蚀碱激发金尾矿充填体

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W-OH材料对花岗岩残积土崩解特性的影响

广东土木与建筑 2023年第4期30卷 23-26页

作者：刘玉明章本本沈程鹏罗正东衡阳公路桥梁建设有限公司湖南衡阳421001 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105

花岗岩残积土在遇水后极易发生崩解劣化现象,从而诱发崩塌、滑坡及冲蚀等地质灾害,影响道路、桥梁及隧道工程等施工进展,对人们的生命财产构成威胁。基于此,以花岗岩残积土为研究对象,通过室内崩解试验,研究了W-OH(改性亲水性聚氨酯)的... 详细信息

花岗岩残积土在遇水后极易发生崩解劣化现象,从而诱发崩塌、滑坡及冲蚀等地质灾害,影响道路、桥梁及隧道工程等施工进展,对人们的生命财产构成威胁。基于此,以花岗岩残积土为研究对象,通过室内崩解试验,研究了W-OH(改性亲水性聚氨酯)的溶液浓度和喷洒量对花岗岩残积土崩解过程、崩解率及崩解速率等崩解特性的影响。结果表明:经W-OH溶液在花岗岩残积土表面喷洒处理后,通过产生对土颗粒的胶结包裹作用和凝结固化后生成多孔弹性薄膜的约束作用,能有效改善花岗岩残积土的抗崩解性;W-OH溶液对花岗岩残积土抗崩解性的提升程度,总体上和W-OH的溶液浓度和喷洒量呈现正相关关系;随着WOH溶液浓度和喷洒量的增加,花岗岩残积土完全崩解的时间逐渐延长,崩解速率逐渐降低。研究成果可为W-OH材料改良花岗岩残积土的实际工程应用提供借鉴和参考。

关键词： W-OH 花岗岩残积土崩解特性崩解过程崩解速率

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矿渣-粉煤灰基地聚物力学特性试验研究

市政技术 2022年第10期40卷 1-5,12页

作者：李叙锋章本本王倩钟威麟李新宇岳阳市公路桥梁基建总公司湖南岳阳414000 湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 湖南省西湖建筑集团有限公司湖南长沙410000

为推进落实“双碳”国家发展战略,提高大宗工业固体废弃物的综合利用率,实现对矿渣、粉煤灰的协同使用,通过无侧限抗压强度试验,研究碱激发剂掺量、水胶比以及矿渣与粉煤灰之比对矿渣-粉煤灰基地聚物力学性能的影响。试验结果表明:当碱... 详细信息

为推进落实“双碳”国家发展战略,提高大宗工业固体废弃物的综合利用率,实现对矿渣、粉煤灰的协同使用,通过无侧限抗压强度试验,研究碱激发剂掺量、水胶比以及矿渣与粉煤灰之比对矿渣-粉煤灰基地聚物力学性能的影响。试验结果表明:当碱激发剂掺量为30%、水胶比为0.40、矿渣∶粉煤灰为80∶20为矿渣-粉煤灰基地聚物力学性能最佳,其28 d无侧限抗压强度可达到78.4 MPa。该研究结果可为矿渣-粉煤灰基地聚物的进一步研究提供借鉴和参考。

关键词：地聚物矿渣-粉煤灰无侧限抗压强度碱激发剂