滩涂淤泥溶胶凝胶化学固化研究

摘要

我国土地资源稀缺，而滩涂资源丰富，若对滩涂进行合理的开发，可极大缓解土地资源与人民需求的矛盾。但滩涂淤泥土质特殊，如何经济有效地对其进行固化，使其达到工程建设所需的基本性能和环境适用要求，是日前的最大难题。
　　本文以浙江省台州市三门县的滩涂淤泥作为试验研究对象，通过分析原状淤泥的含水率、组成成分及微观形貌，以水泥对淤泥溶胶凝胶化学固化的作用机制为基础，研究了多种外加剂单掺和复掺对淤泥固化土性能的增益效果，并寻求较好的外加剂掺量配合比。
　　通过研究淤泥固化土的无侧限抗压强度、含水率，并结合SEM微观形貌观测、EDS能谱分析和XRD衍射分析，探究了石灰、石膏、减水剂和硅酸钠这四种外加剂单掺及复掺在水泥体系下对淤泥溶胶凝胶化学固化过程的增益机理及增益效果。试验结果表明:这四种外加剂单掺均对淤泥固化土有着较好的增益效果，其中在6％水泥体系下，石灰、石膏、减水剂和硅酸钠单掺的最佳掺量分别为2％、2％、0.025％和1％，其28d抗压强度的最佳增益效果较纯6％水泥体系分别提升了70％、85％、28％和57％;同时，石灰、石膏、减水剂和硅酸钠掺量分别为1％、2％、0.025％和1％的外加剂复掺，其固化土28d强度高达1.25Mpa，较纯6％水泥体系提升了105％，增益效果优于任何一种单一外加剂的增益效果。
　　此外，本文制备了3％NaCl溶液以模拟固化土的应用环境，研究结果发现外加剂作用后的淤泥固化土可较好地阻隔海水的侵蚀，于海洋环境下仍能维持较好的结构与基础力学性能。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 滩涂淤泥的研究背景及意义

1．2 淤泥的传统解决方案

1．3 淤泥化学固化技术

1．3．1 现阶段固化材料

1．3．2 国内外研究进展

1．4 溶胶凝胶化学固化

1．4．1 溶胶凝胶理论

1．4．2 溶胶凝胶理论在水泥基材料中应用

1．5 立题依据

1．6 技术路线

第二章 淤泥固化试验方法及测试内容

2．1 实验材料

2．1．1 实验原材料及组成分析

2．1．2 所用仪器设备

2．2 实验方法

2．2．1 实验流程

2．2．2 试件制备与养护

2．3 相关性能检测与分析

第三章 水泥溶胶凝胶法化学固化滩涂淤泥

3．1 水泥化学固化滩涂淤泥

3．1．1 试验方法及配合比

3．2 水泥掺量对化学固化淤泥性能的影响

3．2．1 抗压强度测试

3．2．2 含水率测定

3．2．3 溶胶凝胶过程探究

3．3 本章小结

第四章 外加剂对化学固化淤泥性能的影响

4．1 引言

4．2 石灰对化学固化淤泥性能的影响

4．2．1 石灰外加剂对淤泥固化土微观形貌的影响

4．2．2 掺入石灰外加剂的淤泥固化土XRD分析

4．2．3 石灰在6％水泥体系下对淤泥固化土性能的影响

4．2．4 石灰在10％水泥体系下对淤泥固化性能的影响

4．2．5 石灰对淤泥化学固化作用影响小结

4．3 石膏对化学固化淤泥性能的影响

4．3．1 石膏外加剂对淤泥固化土微观形貌的影响

4．3．2 石膏在6％水泥体系下对淤泥固化性能的影响

4．3．4 石膏在10％水泥体系下对淤泥固化性能的影响

4．3．5 石膏对淤泥化学固化作用影响小结

4．4 其它外加剂对化学固化淤泥性能的影响

4．4．1 减水剂对化学固化淤泥性能的影响

4．4．2 硅酸钠对化学固化淤泥性能的影响

4．5 单一外加剂对化学固化淤泥性能影响的对比研究

4．6 本章小结

第五章 外加剂复掺对化学固化淤泥性能的协同作用

5．1 引言

5．2 多种外加剂复掺试验

5．3 固化剂复掺对淤泥固化性能的影响研究

5．3．1 淤泥固化土的抗压强度试验

5．3．2 淤泥固化土的含水率测定

5．4 外界环境对化学固化淤泥性能的影响研究

5．5 本章小结

第六章 总结及展望

6．1 主要研究成果及创新点

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果