掺钢渣土强度的干湿循环劣化效应及机理研究

以掺钢渣土为主要研究对象,采用"透水石上吸水-自然风干"方法模拟路床材料的干湿循环状态,研究了掺钢渣土强度的干湿循环劣化性能,从强度破坏模式与微观机理分析石灰对钢渣活性激发的影响。结果表明:随着干湿循环次数的增加,试件含水率呈增大趋势并趋于稳定,变化幅度在3%以内。掺钢渣土无侧限抗压强度与劈裂强度的干湿循环劣化效果明显,其中石灰土的衰减幅度最大,分别为59.5%与55.3%,石灰钢渣土最小。劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度比值结果发现,石灰土与石灰钢渣土随干湿循环次数变化,该比值f_t/f_(cu)基本稳定,在12.3~19.4之间,但钢渣土f_t/f_(cu)均小于12.8;钢渣土劈裂抗拉强度衰减幅度显著高于无侧限抗压强度,劈裂抗拉强度更能反映钢渣土的干湿循环劣化性能。干湿循环后掺钢渣土试件抗压强度与试件核心区的干湿循环劣化程度密切相关,而劈裂强度则更多的反映试件外围部分的强度特征。对比钢渣土与石灰钢渣土强度形成机理,验证钢渣在碱性环境中更易形成强度大的沸石类矿物。在工程应用中,建议掺入适量石灰。     

二灰钢渣土无侧限抗压强度的试验研究

采用马鞍山钢铁集团钢渣公司的钢渣取代部分土配制成二灰钢渣土，研究了二灰钢渣土的适宜配比及其无侧限抗压强度的变化情况。结果表明，当钢渣掺量控制在20％-40％，且0．5mm～5mm的钢渣占钢渣总掺量的百分比控制在40％～60％时，二灰钢渣土具有较高的强度，与二灰土相比强度可提高20％，并且以钢渣取代部分土配制路面底基层材料可以起到保护环境的作用。     

闷料时间及掺料次序对固化土路基无侧限抗压强度的影响研究

本文以宁波市软土地区工程渣土泥浆脱水后形成的含水率为30%左右的细粒土为原材料,采用几种常见固化剂(水泥、石灰、粉煤灰)对其进行固化,分析了闷料时间及固化剂掺料次序对固化土的7天无侧限抗压强度的影响,并分析其强度形成机理。结果表明,未经闷料的固化土7天无侧限抗压强度高于闷料后击实的固化土强度;当先掺水泥或不掺加水泥时,1～7h的闷料时间不会对固化土的7天无侧限抗压强度造成明显影响;后掺水泥时,存在最优闷料时间,使得固化土7天无侧限抗压强度达到最高,且闷料时间过长或过短都会对强度造成不利影响。研究结果可为软土地区渣土泥浆资源化再生利用作为固化改良土路基施工方法的选择提供参考。     

济钢转炉钢渣在路面基层中的应用研究

检测济钢转炉钢渣的化学成分及物理、力学性质,分析其用于路面基层材料的可行性.分别以不同水泥掺量制备水泥稳定钢渣无侧限抗压强度试件,测定其7d、28 d强度及浸水7d后的水稳定性.以相同的方法制备两种不同粉煤灰掺量的水泥粉煤灰稳定钢渣的无侧限抗压强度试件,测定其强度及水稳定性.通过与水泥稳定碎石力学性质的对比,表明水泥稳定钢渣及水泥粉煤灰稳定钢渣均具有良好的力学性能及水稳定性,济钢转炉钢渣可作为路面基层材料推广应用.     

钢渣稳定土的干缩性能研究

为了保护环境及实现变废为宝,将钢渣取代石灰和水泥作为无机结合料稳定土用作路面基层或底基层材料。该文旨在研究钢渣稳定土作为半刚性基层材料时的干缩性能;通过室内击实试验确定4种不同钢渣稳定土的最佳含水率和最大干密度,通过测试其7d无侧限抗压强度,明确4种钢渣土的配合比设计;通过室内干缩试验的方法测试不同土的种类、不同钢渣含量及不同养护时间对钢渣土干缩性能的影响;结果表明:钢渣土的干缩特性差于二灰土,在研究的4种土样中,C类土的干缩系数最小;钢渣含量越大,干缩系数越小;养护时间在12~20d时干缩最为明显。     

碱渣土无侧限抗压强度和水稳定性试验研究

将碱渣按一定比例与滨海软土拌和,用以稳定软土。通过击实试验制备碱渣土,对不同配比碱渣土进行无侧限抗压强度和水稳定性试验,研究组分掺量、龄期对碱渣土强度和水稳定性的影响,分析碱渣土的无侧限抗压强度特性和机理。研究结果表明:碱渣土的无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加而提高,随着碱渣掺量的提高先增加后降低,存在一个峰值;龄期对碱渣土无侧限抗压强度有一定影响,在7～14d龄期时影响较为明显,在14～28d龄期发展平缓;碱渣土的水稳定性发展规律与无侧限抗压强度基本一致。结合试验分析得出,利用碱渣稳定滨海软土时,碱渣掺量为30%左右较为理想。     

级配钢渣用于高速公路路床的可行性研究

钢渣作为炼钢副产品,是一种潜在的优质筑路材料。以舞钢电炉钢渣为研究对象,在系统分析其稳定性的基础上,对不同陈化龄期、不同压实度、不同级配钢渣进行加州承载比(CBR)与无侧限抗压强度测试,分析其用于高速公路路床铺筑的可行性。结果表明,无论是f-CaO含量、粉化率还是CBR浸水膨胀率,舞钢钢渣均满足规范的相关要求,具备较好的稳定性能与工程应用的可行性。陈化龄期为0个月和8个月、不同配合比钢渣在92%、96%和100%压实度下,CBR值均远大于规范对路床材料CBR值8%的要求。陈化龄期8个月钢渣配合比为3(0~0.6mm)∶7(0.6~4.75mm)与5∶5时,其7d无侧限抗压强度与4%石灰土基本相同,可以代替石灰土应用于高速公路路床。以高速公路路床采用4%石灰土的强度性能为对比,综合考虑钢渣稳定性与工程施工成本,建议选用陈化龄期为8个月、配合比为3∶7的钢渣。最后,对钢渣强度形成机理进行了分析。     

基于BP神经网络的富水砂层渣土改良试验效果预测

在地铁隧道建设过程中，渣土改良效果是影响盾构掘进速度的关键因素。为确保盾构顺利掘进，以坍落度试验、渗透试验和电阻率测试的结果作为数据样本集，根据深度学习领域常用的数据划分方法将训练集、验证集和预测集按照6∶2∶2进行划分，基于BP神经网络建立渣土改良效果的预测模型，对南昌地区富水砂层进行渣土改良效果预测，并将预测值和实际值进行对比分析。研究结果表明： 坍落度、渗透系数、内摩擦角在模型学习过程中的平均预测值分别为1728 mm、3355×10-6 cm/s、216°，相对误差平均值分别为176%、453%和360%； 预测集的输出结果与实测值的部分数据重合，三者的平均误差均在5%以内，可决系数R2值分别为088、090和085，表明该神经网络结构属于高精度模型。预测结果的误差均在现场渣土改良的允许误差范围内，可见BP神经网络模型能够对渣土改良的效果进行精准预测。     

改良千枚岩的无侧限抗压强度预测模型

利用水泥对风化千枚岩进行改良处理,依据正交试验理论进行多水平、多因素的无侧限抗压强度室内试验,将试验数据作为训练样本,通过BP神经网络建立非线性预测模型,对不同水泥掺量、压实度、龄期的改良风化千枚岩的无侧限抗压强度进行预测分析。预测结果虽然与试验数值存在误差,但是基本可以满足工程精度要求。建立预测模型后,可以大大减少试样数量,节省大量的人力、物力和时间,并为路基填筑提供理论根据。     

工业废渣改良膨胀土填料工程特性研究

为分析工业废渣改良膨胀土填料力学强度的效果,分别向膨胀土中掺入不同比例的钢渣和镁渣,以4%、6%石灰掺量改良膨胀土为对照组,进行室内试验研究。结果表明,膨胀土掺入钢渣或镁渣后,与同掺量石灰改良膨胀土效果相近,改善亲水性和膨胀性,降低塑性指数显著,抗压强度明显提高。钢渣掺量增加1%,钢渣土塑性指数降低8%;镁渣掺量≤4%,镁渣土塑性指数较素膨胀土降低了54%;钢渣或镁渣掺量≥4%,膨胀土自由膨胀率低于临界自由膨胀率;钢渣土和镁渣土前期抗压强度增长快,28d抗压强度至少是90d抗压强度的88%; 4%掺量钢渣或镁渣提高膨胀土抗压强度最佳,且钢渣土和镁渣土水稳定性良好,裂隙性和干湿效应弱化。     

电石渣-粉煤灰稳定土强度影响因素分析

以渣粉比（电石渣与粉煤灰比值）、磷石膏掺量和土质种类作为因素变量，基于7天无侧限抗压强度和劈裂强度指标设计L9（34）正交试验。结果表明:土质种类对于稳定材料的7天强度影响非常显著，低剂量磷石膏掺量对于电石渣-粉煤灰复合稳定土强度存在显著影响，一定范围内渣粉比的变化对于稳定土强度也有一定的影响。     

水泥稳定钢渣碎石基层材料路用性能研究

通过室内浸水膨胀率试验、CBR试验及无侧限抗压强度试验,设计了60 %钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石材料配合比,对比研究了水泥稳定钢渣碎石与水泥稳定碎石路用性能。结果表明:粗型C级配钢渣碎石材料承载力和体积稳定性最好,4 %水泥掺量的稳定钢渣碎石抗压强度满足基层强度设计要求;水泥稳定钢渣碎石养生前期力学强度增长速率大于后期强度增长速率,室内标准养生试件抗压强度较现场养生试件强度提高了17 %,16 %;干缩观测时间≥28天,水泥稳定钢渣碎石干缩性基本消失;冲刷时间>60分钟,水泥稳定钢渣碎石累计冲刷量曲线减缓,质量损失显著减小。     

无机结合料稳定钢渣砂路面基层材料的研究

利用无机结合料稳定钢渣砂作为新型路面基层材料,以无侧限抗压强度作为评价指标,研究了二灰稳定钢渣砂、粉煤灰稳定钢渣砂、水泥粉煤灰稳定钢渣砂等3种路面基层材料的强度性能,并提出了各材料的最佳配合比。与传统路面基层材料进行对比,发现无机结合料稳定钢渣砂路面基层材料具有较好的强度,经济性能优良,市场应用前景广阔。     

高速公路沥青路面水泥稳定土配比和性能的试验研究

进行水泥稳定土的重型击实试验，确定各配合比条件下水泥稳定土的最优含水率和最大干密度；采用无侧限抗压强度试验，确定水泥稳定土混合料适宜的水泥和添加剂剂量。研究结果表明:添加剂掺量对水泥稳定土最优含水率和最大干密度的影响不大；掺1%，2%添加剂时，最优含水率和最大干密度变化甚微；随着水泥剂量的增大，水泥稳定土7天无侧限抗压强度增大，强度变异系数减小，表明路面结构层出现强度薄弱区的概率减小；推荐满足我国高速公路和一级公路（重交通）等级基层材料适宜水泥剂量为12.00%，底基层材料适宜水泥剂量为6.75%；添加剂掺量宜为水泥质量的2.00%。     

工业废渣路面基层材料试验研究

以钢渣、碎石为集料,通过实验室试验研究了水泥、水泥粉煤灰、石灰粉煤灰稳定路面基层材料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和抗冲刷性能。结果表明,钢渣作为公路基层集料具有较碎石更为良好的性能。钢渣作为集料的基层材料强度高于碎石作为集料的基层材料;用水泥稳定钢渣可获得相对高的无侧限抗压强度,用石灰粉煤灰稳定钢渣获得相对高的劈裂强度。掺加粉煤灰的基层材料在180d龄期问抗压回弹模量保持增长,水泥稳定基层材料90d以后抗压回弹模量无明显增长。石灰粉煤灰稳定钢渣的回弹模量显著高于其他基层材料。水泥稳定钢渣抗冲刷性较水泥稳定碎石好,水泥粉煤灰与石灰粉煤灰稳定类用钢渣代替碎石作为集料对冲刷性能影响不明显。     

聚丙烯纤维增强的电石渣稳定土试验研究

为有效解决电石渣的堆放处置问题,实现电石渣材料资源化利用,尝试将电石渣用于制备道路基层、底基层稳定土材料。针对电石渣稳定土脆性强、强度较低等问题,将分散的聚丙烯纤维掺入到电石渣稳定土中进行试验研究,分析了聚丙烯纤维含量对电石渣稳定土无侧限抗压强度、劈裂强度及水稳性的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维含量在0~0.15%范围内,随着纤维含量的增加,电石渣稳定土的无侧限抗压强度、劈裂强度和水稳性均得到提升,确定了最佳纤维含量为0.12%,纤维的掺入对于延缓电石渣稳定土试件的受荷开裂效果明显。     

掺合废弃钢渣的新型混合轻质砂土变形与强度特性试验研究

掺合钢渣的混合轻质砂土是一种新型混合土（LSBS）,在无侧限抗压试验基础上,研究了LSBS的应力应变特性,钢渣掺入比以及龄期对应力应变特性的影响规律,应力应变关系曲线的模型模拟;研究了破坏应变和变形系数随钢渣掺入比以及龄期的变化规律,分析了破坏应变以及变形系数与抗压强度的关系;得出了LSBS的应力应变之间呈现弹塑性特性,随着龄期的增长,前期的弹性模量、无侧限抗压强度和破坏应变都随之增大,养护龄期较长时钢渣才能表现水化作用,应力应变曲线符合相关性很高的抛物线模型,破坏应变和变形系数与抗压强度符合线性增长模型。研究结果表明,LSBS具有一定的轻质高强和延性好等特点,可用于路基工程。     

水泥稳定土无侧限抗压强度影响因素研究

采用两种不同的养生方法、不同饱水条件、压实度分别对不同养生龄期水泥稳定土的无侧限抗压强度进行测试，研究以上因素对水泥稳定土无侧限抗压强度的影响规律。结果表明:养生方法二对水泥稳定土的早期强度的提高更加显著，且能够提高试件的无侧限抗压强度的稳定性；饱水条件降低能够降低水泥稳定土的无侧限抗压强度；通过提高压实度能够显著提高水泥稳定土的无侧限抗压强度；养生龄期对水泥稳定土无侧限抗压强度具有显著影响，随着时间的增大，其强度持续增大。     

生活垃圾焚烧炉渣集料基本性质及其对水泥稳定碎石性能影响的研究

生活垃圾焚烧炉渣集料(炉渣集料)具有连续的级配分布、一定的强度性能和潜在的水硬性能,可替代天然集料应用在水泥稳定碎石中.但炉渣集料基本性能对水泥稳定碎石的强度性能的影响尚不明晰.首先,对不同产地炉渣集料的基本性能进行研究;其次,以炉渣集料替代一定比例、同粒径的天然集料,进行水泥稳定炉渣碎石的配合比设计,基于无侧限抗压强度试验确定不同掺量炉渣集料的水泥稳定炉渣碎石的强度性能;最后,基于相关性分析,确定炉渣集料基本性能对水泥稳定炉渣碎石击实特性和强度性能的影响.试验结果表明:水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率随炉渣集料掺量增加而增大、最大干密度随炉渣集料掺量增加而减小;随着炉渣集料掺量增加,水泥稳定炉渣碎石的强度逐渐降低,且水泥稳定干法炉渣碎石的强度高于水泥稳定湿法炉渣碎石强度.水泥稳定炉渣碎石的最佳含水率与炉渣集料的吸水率相关性较高;水泥稳定炉渣碎石的无侧限抗压强度与炉渣集料的密度、吸水率和烧失量呈正相关、与炉渣集料的压碎值呈负相关.     

橡胶-水泥稳定碎石持强增韧特性研究

为了增加水泥稳定碎石半刚性基层材料的韧性，有效提高其抗裂性能，以减少因基层开裂引起的路面反射裂缝，以粒径为2.36~4.75 mm的橡胶颗粒等体积替换同粒径的集料，制备了持强增韧型橡胶-水泥稳定碎石材料。橡胶颗粒掺量分别为该粒径集料总体积的38%、57%、76%和95%。采用材料试验系统（MTS）开展了7 d无侧限抗压强度试验、四点弯曲强度试验和劈裂强度与模量试验，揭示了无侧限抗压强度、最大劈裂与弯拉应变及劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的变化规律，提出了一种强度满足规范要求、模量可调控的水泥稳定碎石材料制备方法。研究结果表明：橡胶-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加而减小，且两者呈幂函数关系，当掺量在80%以下时可满足规范中的强度要求；最大劈裂应变随橡胶颗粒掺量的增加而逐渐增大，在保证强度的基础上，极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的1.9倍，而弯拉应变则先增大后减小，在保证设计强度的前提下，极限应变最大可达到传统水泥稳定碎石的3.79倍；劈裂动态模量随橡胶颗粒掺量的增加而减小，两者呈幂函数关系；橡胶-水泥稳定碎石的韧性较传统水泥稳定碎石显著增强，从而提高了其作为半刚性基层材料的抗裂性能；橡胶颗粒的掺入使水泥稳定碎石在保证强度的前提下，实现了破坏应变显著增大（即断裂能显著增大）、模量可调可设计的功能。