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原文传递氯氧镁水泥基多相胶凝材料改性固化淤泥的路用性能研究

论文题名：	氯氧镁水泥基多相胶凝材料改性固化淤泥的路用性能研究
关键词：	脱水淤泥;镁质水泥基多相胶凝材料;改性处理;路用性能
摘要：	固化处理技术以其工艺简单、效率较高、可降低淤泥污染以及经固化后的土可作为填土资源等优点，受到国内外淤泥处理工程的普遍青睐。但是，目前关于绿色氯氧镁/磷酸镁水泥结合工业副产物对脱水淤泥进行改性后的路用性能的研究还相对较少。本文通过开展一系列物理力学试验，探究了镁质水泥基多相胶凝材料改性脱水淤泥的效果及其用作路基填料的性能。主要研究内容和成果如下：　　（1）通过液塑限试验、加州承载比（CBR）试验、压缩试验和水稳定性试验，对武汉东湖脱水淤泥是否能够直接用作路基填土进行了分析。试验结果表明，东湖脱水淤泥的液限和塑性指数满足相关规范要求，但CBR值较小，压缩系数较大，水稳定性较差，不满足规范要求。因此，东湖脱水淤泥不能直接作为路基填料使用。　　（2）采用一定氯氧镁水泥掺量下，不同高钙粉煤灰和粒化高炉矿渣粉掺比所组成的复合改性剂（称为“氯氧镁水泥基多相胶凝材料”）对东湖脱水淤泥加以改性（称为“改性固化淤泥”），并考虑4种养护龄期的影响，通过开展改性淤泥的界限含水率、CBR、压缩、水稳定性试验，研究了改性固化淤泥的力学特性，同时利用扫描电镜与核磁共振试验，探究了氯氧镁水泥基多相胶凝材料改善脱水淤泥特性的微观机理。结果表明：改性剂的掺入有效降低了脱水淤泥的孔隙率，提高了其结构致密性和力学性质，且随着养护龄期的延长，改性效果愈加显著。基于试验结果，确定了改性剂的最优配比和试样的最佳养护龄期。　　（3）将根据上述最优配比和最佳养护龄期制作的改性固化淤泥试样经历不同干湿循环作用后，开展土-水特征曲线试验、动三轴试验和无侧限抗压强度试验，研究干湿循环对改性固化淤泥的土水特性、动力学参数（回弹模量（MR）和累积塑性应变（εp））和静态强度（无侧限抗压强度（qu））的影响。结果表明，随着干湿循环次数的增加：①在0~104kPa范围内，试样的持水性能下降；在104kPa~105kPa范围内，试样的持水性能趋于一致；②改性固化淤泥试样的回弹模量、累积塑性应变、无侧限抗压强度、1%应变处的弹性模量（E1%）和强度（Su1%）均随着干湿循环次数的增加而降低，且前三次干湿循环引起的下降更为显著。MR、qu、E1%和Su1%的衰减主要与第一次干湿循环过程中裂隙的产生密切相关。建立了反映干湿循环次数影响的改性固化淤泥动、静力学参数预测模型。　　（4）经历干湿循环作用后，MR对围压σc变化的敏感性有所增加；偏应力σd对试样的刚度有两种相反的效应：①反复剪切造成试样结构的损伤，进而造成其刚度的降低；②试样在反复剪切过程中产生累积塑性应变，试样被逐渐压密，刚度得到提高。　　（5）试样的塑性累计应变εp主要集中在加载初期阶段（即N≤1000），后续重复加载引起εp增长的速率较缓。改性固化淤泥试样在初始状态下的εp表现为塑性稳定型，经过干湿循环后，试样在高σd低σc水平下εp会转变为塑性过渡型。干湿循环作用对改性固化淤泥的εp-平均应力p之间的关系影响较大。
作者：	刘宁
专业：	土木工程
导师：	王协群
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022