为研究流态工业固废固化黄土在路基工程中应用的可行性,基于响应面法(RSM),以粒化高炉矿渣粉(GBFS)、循环流化床脱硫粉煤灰(CFBFA)、烟气脱硫石膏(FGD)为影响因素,试件7、28 d无侧限抗压强度(UCS)为响应值建立响应面模型,开展了固化剂中掺10%水泥(OPC)时,各固废材料交互作用对流态固化黄土强度的影响研究;优化了固化剂配合比,并结合XRD、FTIR、TG-DTG和SEM微观试验分析了其强度形成的水化作用机理。结果表明:随GBFS掺量增加,CFBFA掺量减小,7、28 d UCS明显增大,GBFS与CFBFA交互作用对UCS的影响显著;随FGD掺量增加,7 d UCS先增后减,而28 d UCS减小,FGD与GBFS交互作用对UCS的影响从7~28 d由显著变为不显著,而与CFBFA交互作用的影响则相反;基于RSM确定的最佳配比,并考虑强度要求及原材料成本,提出当灰土比为0.15、水固比为0.51,固化剂中掺10%OPC时,GBFS、CFBFA和FGD建议的掺量范围分别为43%~50%、25%~32%和8%~15%;在反应初期,OPC水解产生的OH-与FGD溶解出的Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)可激发GBFS与CFBFA表面的火山灰活性,生成钙矾石(AFt)与水化硅(铝)酸钙(C—S—(A)—H)连结黄土颗粒并填充颗粒间孔隙,使试件7 d UCS增大;在反应中后阶段,GBFS、CFBFA持续溶解出Ca^(2+)、[SiO_(4)]^(4-)和[AlO_(4)]^(5-)发生火山灰反应,生成更多C—S—H填充结构孔隙和裂缝,试件28 d UCS进一步增大。实际工程应用中,通过调整固化剂原材料配比或灰土比等制备出的流态固化黄土完全能满足一般台背、涵背回填和一般公路路基对强度的要求。
为探究赤泥改性黄土的基本工程特性,进行无侧限抗压试验、直剪试验及渗透试验,得出赤泥改性黄土的最佳配比,建立了抗剪强度、无侧限抗压强度与电阻率的经验公式。通过动三轴试验,分析了循环动荷载下改性黄土的累积塑性变形、动弹性模量及浸出毒性。结果表明,随赤泥含量增加,改性黄土无侧限抗压强度和黏聚力都先增大后减小,当赤泥含量为15%时其28 d无侧限抗压强度达到3.5 MPa,较不掺入赤泥时提高约34.7%;改性黄土的渗透系数随赤泥含量增加先快速降低,至赤泥含量5%后趋于稳定;改性黄土的抗剪强度、无侧限抗压强度与电阻率呈良好的线性关系;改性黄土在循环动荷载下的临界动应力达600 k Pa,最大动弹性模量比未改性黄土高出6倍,且其浸出液不具有浸出毒性。
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