根據軟土固化實踐中存在的問題和理論研究進展,本書從固化基本理論、土質學、材料學和工程學角度系統(tǒng)闡述固化土中固液相各組成部分的作用、水化產物與黏土礦物相互作用機理、固化劑組分設計方法,以及大宗固廢活性激發(fā)及固化土性能提升應用等,從室內試驗、理論分析到工程實踐,為固化土的性能提升提供理論指導和實踐方法,為固廢利用、減污降碳提供有效途徑。
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目錄
第1章緒論 1
1.1 研究背景和必要性 1
1.2 軟土固化基本原理 3
1.2.1 水泥生產工藝及成分 3
1.2.2 水泥固化土原理 6
1.3 固化土宏觀性能影響因素 6
1.3.1 固相與級配 8
1.3.2 水相作用 9
1.3.3 黏土礦物反應活性及水化特性 10
1.3.4 攪拌均勻性 13
1.4 固化土微納觀物質鑒別 15
第2章粉砂粒組作用機制與土源級配控制 18
2.1 固相級配對固化土膠凝行為的影響與調控 18
2.1.1 試驗材料 18
2.1.2 試驗設計與方法 22
2.1.3 摻砂固化土的強度 27
2.1.4 考慮級配效應的修正灰水比 30
2.1.5 土源級配對固化土強度的調控 38
2.2 固相級配對固化土摩擦與耐久行為的影響 40
2.2.1 試驗內容 40
2.2.2 固化土的摩擦行為 43
2.2.3 粉/砂粒組的摻入對固化土耐久性的影響 48
2.3 固化土中粉/砂粒組夾雜作用的微細觀機制 51
2.3.1 固化土的微觀形貌 51
2.3.2 數(shù)值仿真建模 55
2.3.3 計算結果 59
第3章水相作用鑒別與真空脫濾調控 71
3.1 水相作用機理 71
3.1.1 試驗材料 71
3.1.2 試樣制備與試驗方法 73
3.1.3 試驗結果 75
3.1.4 固化土中液相組成鑒別與驗證 77
3.2 固化土真空脫濾工藝的室內試驗 81
3.2.1 試驗設計 81
3.2.2 測試內容 82
3.2.3 試驗結果 83
3.3 固化土真空脫濾機理 86
3.3.1 固化土的微觀結構 86
3.3.2 尾水中Ca2+濃度 87
3.3.3 固化土的孔隙特征 88
第4章熟料功能組分與固化土特性 91
4.1 人工黏土和單礦熟料的制備及其性質 91
4.1.1 高嶺土和膨潤土的性質 91
4.1.2 單礦C3S 和C3A 的合成方法及其性質 92
4.1.3 水化產物-黏土礦物制樣配合比 93
4.2 試驗方案與試驗方法 95
4.3 物理力學特性 96
4.4 微觀形貌與結構演化 101
第5章物質成分的微納觀鑒別 107
5.1 試樣制備與物質相鑒別方法 107
5.1.1 試驗設計 107
5.1.2 紅外光譜分析 109
5.1.3 原子力顯微鏡及網格納米壓痕 109
5.1.4 29Si/27Al 固體高場核磁共振 112
5.2 反卷積與聚類統(tǒng)計分析 113
5.2.1 概率密度函數(shù) 113
5.2.2 累積分布函數(shù) 114
5.3 物質相鑒別與表征 114
5.3.1 熱重分析 114
5.3.2 紅外光譜分析 115
5.3.3 網格納米壓痕統(tǒng)計分析 116
5.3.4 固相核磁共振分析 124
5.4 黏土礦物參與反應程度概念模型及定量表征方法 131
第6章固化土強度解譯與固化劑組分設計 134
6.1 固化土強度構成的解譯 135
6.1.1 試驗材料與試驗方法 135
6.1.2 強度的定量解譯 139
6.1.3 強度定量解譯對固化劑組分設計的啟示 145
6.2 固廢基固化劑組分設計框架 145
6.2.1 不考慮黏土礦物參與反應的固廢組分設計方法 147
6.2.2 考慮黏土礦物參與反應的固廢組分修正模型 148
6.2.3 實施步驟 149
6.3 實施案例與效能分析 151
6.3.1 福州固化海相軟土室內試驗 151
6.3.2 佛山固化淤泥質土現(xiàn)場試驗 156
第7章固化均勻性與宏微觀性質關聯(lián) 161
7.1 均勻性測試與評價方法 162
7.1.1 均勻性概念 162
7.1.2 均勻性檢驗中關鍵成分測試方法 162
7.1.3 均勻性評價方法 164
7.2 固化土均勻性表征 166
7.2.1 檢測單元及采樣點 166
7.2.2 取樣測試 167
7.2.3 攪拌均勻性評價 167
7.2.4 室內尺度均勻性評價案例 168
7.3 均勻性對宏觀行為的影響 169
7.3.1 試驗材料 169
7.3.2 試樣制備與試驗方法 170
7.3.3 均勻性測試結果與表征 172
7.3.4 均勻性對強度的影響 173 v
7.3.5 均勻性對滲透性的影響 174
7.3.6 均勻性對耐久性的影響 175
第8章水泥基固化土脫濾效能與現(xiàn)場應用 179
8.1 依托工程概述 179
8.2 施工方案 180
8.3 現(xiàn)場試驗內容 181
8.3.1 排水量分析 181
8.3.2 輕型動力觸探試驗 181
8.3.3 無側限抗壓強度試驗 182
8.3.4 孔隙分布 183
8.4 加固效果評價 183
8.4.1 排水量 183
8.4.2 輕型動力觸探擊數(shù) 184
8.4.3 取芯強度 185
8.4.4 微細觀結構 186
參考文獻 188