粘粒含量对淤泥固化效果的影响及其机理研究

摘要

淤泥是一种水利、环境和土木工程中大量产生的废弃土，通过固化将其转化为土材料的方法是一种有效的再生资源化途径。在对我国不同地区淤泥的固化处理研究中，发现不同淤泥的固化效果会有较大的差异，淤泥的粘粒含量是一个重要的影响因素。本文通过制备了不同粘粒含量的淤泥，研究粘粒含量对淤泥固化效果的影响，并通过试验对其影响机理进行探讨。 本文的主要工作如下：(1)通过从一种粘土中提取粘粒，然后配制成不同粘粒含量的淤泥，并使得土样的含水率、有机质含量、矿物成分都比较接近。 (2)通过无侧限抗压强度试验，得到了不同水泥掺入量、不同龄期固化淤泥无侧限抗压强度与粘粒含量的关系。研究表明在工程实用的范围内存在一个适宜粘粒含量(CCop)，粘粒含量为CCop时固化淤泥具有最大的无侧限抗压强度和最小的破坏应变。CCop随着水泥掺入量的增加而增加，龄期对CCop没有影响。 (3)对不同粘粒含量的固化淤泥进行三轴固结不排水试验，明确了固化淤泥凝聚力和内摩擦角随粘粒含量变化的规律，结果表明粘粒含量主要是影响了固化淤泥中团粒体的胶结作用从而影响其强度。 (4)通过离心机试验和含水率试验对不同粘粒含量固化淤泥的水分转化进行研究，结合水转化量随粘粒含量的变化规律与无侧限抗压强度随粘粒含量的变化规律一致，结合水转化量与凝胶态水化产物量相对应，表明粘粒含量影响了凝胶态水化产物的量从而影响固化淤泥的强度。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.1.1我国每年都有大量的废弃淤泥产生

1.1.2淤泥的处理已经成为一个严重的问题

1.1.3资源化处理是淤泥处理的方向

1.1.4固化方法是淤泥资源化处理的有效方法

1.1.5淤泥的固化效果受淤泥中众多因素影响

1.1.6淤泥中含有的粘粒是影响淤泥加固效果的一个重要因素

1.3研究现状

1.3.1粘粒的性质

1.3.2水泥加固土的原理

1.3.3粘粒对固化土力学性质的影响

1.3.4粘粒对水泥水化反应的影响

1.4本文开展的主要工作

1.5研究技术路线

第二章试验原理与方法

2.1试验原理

2.1.1水泥水化产物形态和量的确定原理

2.1.2粘粒含量对孔隙水中Ca2+、OH-浓度的影响

2.1.3水泥水化产物与土颗粒作用的研究原理

2.2试验材料

2.2.1不同粘粒含量淤泥

2.2.2水泥

2.3试验方法

2.3.1无侧限抗压强度试验

2.3.2三轴固结不排水剪试验

2.3.3离心机试验

2.3.4 pH试验和钙离子浓度试验

第三章粘粒含量对淤泥固化效果的影响

3.1粘粒含量对固化淤泥应力应变关系的影响

3.2粘粒含量对固化淤泥无侧限抗压强度和破坏应变的影响

3.2.1粘粒含量与固化淤泥无侧限抗压强度的关系

3.2.2粘粒含量对固化淤泥无侧限抗压强度的影响随龄期的变化

3.2.3粘粒含量对固化淤泥破坏应变的影响

3.3粘粒含量对固化淤泥三轴固结不排水剪切试验特性的影响

3.4本章小结

第四章粘粒含量对淤泥固化效果的影响机理

4.1粘粒含量对水化产物量和形态的影响

4.1.1粘粒含量对固化淤泥结合水转化的影响

4.1.2粘粒含量对固化淤泥矿物水转化的影响

4.2粘粒含量对孔隙水Ca2+、OH-的影响

4.2.1粘粒含量对固化淤泥pH值的影响

4.2.2粘粒含量对孔隙水钙离子浓度的影响

4.2.3孔隙水的Ca(OH)2容度积

4.2.4固化淤泥强度与Ca2+、OH-浓度的关系

4.3粘粒含量对水化产物与土颗粒的作用方式的影响

4.3.1凝聚力c和内摩擦角ψ随粘粒含量的变化规律分析

4.3.2固化淤泥单轴压缩应力应变关系曲线分析

4.4本章小结

第五章全文总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢