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中国公路学报 2021年第10期34卷 216-224页

作者：孙仁娟方晨高发亮葛智张洪智卢青山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学苏州研究院江苏苏州215021

为探索矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等固体废弃物应用于黄泛区道路工程建设的可行性,基于粉煤灰、矿渣、脱硫石膏、普通硅酸盐水泥和固废基硫铝酸盐水泥制备了粉土固化剂。研究了固化剂掺量(4%、6%、8%、10%)对固化土无侧限抗压强度、劈裂强... 详细信息

为探索矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等固体废弃物应用于黄泛区道路工程建设的可行性,基于粉煤灰、矿渣、脱硫石膏、普通硅酸盐水泥和固废基硫铝酸盐水泥制备了粉土固化剂。研究了固化剂掺量(4%、6%、8%、10%)对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比(CBR)、水稳性能及抗干湿循环性能的影响。结果表明:使用固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥与其他固弃物协同制备的固化剂固化效果最优;固化剂掺量不低于8%时,固化土强度满足JTG D50—2017要求;固化土CBR值高于75%,满足JTG D30—2015中路基填料承载比要求;基于X射线衍射分析和二次电子成像技术,发现固化土中存在水化硅酸钙凝胶(CSH)和钙矾石晶体(AFt);这些物质通过填充缝隙、挤密、黏结土颗粒,增强土体性能。

关键词：道路工程土壤固化剂固弃物固化土路用性能

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基于固弃物的土壤固化剂配合比设计及固化土路用性能研究

基于固弃物的土壤固化剂配合比设计及固化土路用性能研究

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作者：卢青山东大学

学位级别：硕士

山东省黄河冲积平原区广泛分布着粉砂土,粉砂土作为道路填料时往往不能满足路床和底基层的强度要求,经过固化处理后才能用作路床和底基层填料;另一方面山东地区工业发展进程加快,工业废渣也逐年增多,它们的堆积占用了大面积土地,而且对... 详细信息

山东省黄河冲积平原区广泛分布着粉砂土,粉砂土作为道路填料时往往不能满足路床和底基层的强度要求,经过固化处理后才能用作路床和底基层填料;另一方面山东地区工业发展进程加快,工业废渣也逐年增多,它们的堆积占用了大面积土地,而且对生态环境造成严重破坏。工业废渣中的诸如矿渣、粉煤灰、脱硫石膏等固体废弃物具有潜在的胶凝活性,能够加固土体提高土体的力学性能,加固后的土体可用于各等级公路路床、底基层和基层的铺筑。为探索矿渣、粉煤灰、脱硫石膏等固体废弃物应用于道路工程中的可行性,采用正交试验及控制变量试验的方法研究了矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等含量及配比对固弃物固化土7d无侧限抗压强度的影响规律,正交试验结果表明固化剂较优配比为普通硅酸盐水泥:矿渣:粉煤灰:脱硫石膏=30:44:15:11;普通硅酸盐水泥:矿渣:粉煤灰:脱硫石膏=40:38:13:9;硫铝酸盐水泥:普通硅酸盐水泥:矿渣:粉煤灰:脱硫石膏=9:291:440:150:110。为了研究土壤固化剂掺量及养护龄期对固化土力学性能的影响,配制了固化剂掺量分别为4%、6%、8%、10%的固化土,测试了固化土无侧限抗压强度、劈裂强度随着养护龄期(7d、28d、90d、180d)变化的规律,进一步研究了固化剂掺量及延迟时间对固化土7d、28d无侧限抗压强度的影响规律。试验结果表明,固化土无侧限抗压强度和劈裂强度随固化剂掺量增加而增大,随养护龄期增长而增大;随着施工延迟时间的增长,试样无侧限抗压强度逐渐降低,延迟8h时,配比为普通硅酸盐水泥:矿渣:粉煤灰:脱硫石膏=30:44:15:11的固弃物固化土7d无侧限抗压强度最低,为0.84MPa,仍满足石灰稳定材料各等级公路路基基层底基层的强度要求(>0.8MPa)。进一步研究了固化剂掺量对固化土温缩性能、水稳性能、抗干湿循环性能的影响,结果表明三组典型配比固化土的温缩系数随着温度的升高而逐渐降低,固化土的干湿循环系数随着固化剂掺量的增加而增大,且随着养护龄期增长干湿循环系数呈下降趋势,固化剂掺量越大干湿循环系数下降幅度降低;固化土水稳定系数均小于1。通过扫描电镜研究了采用不同固化剂的固化土水化产物的微观形貌和化学成分,SEM试验表明土壤固化剂水化产物中主要有纤维状和网络状的水化硅酸钙凝胶和针棒状的钙矾石晶体;固化剂水化产物能够填充、挤密、黏结呈松散状态的土颗粒,从而使土体的工程技术性能增强。通过X-ray Diffraction(XRD)试验发现,固化剂掺量增加时,Aft、C-S-H、C-A-H的峰值明显增大,SiO2、C2S、Al2O3的峰值略微增大;固化土养护龄期增长时,Aft、C-S-H的峰值明显增大,SiO2、C2S、Al2O3、C-A-H的峰值降低,表明随着时间的增长固化剂不断水化;当采用硫铝酸盐水泥时,Aft、C-S-H、C-A-H的峰值明显增大,SiO2、C2S、Al2O3的峰值逐渐变小。

关键词：固弃物土壤固化剂正交试验力学性能固化机理

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