0 引言
1 试验概况
1.1 试验土样
表1 淤泥物理力学性质参数Table 1 Physical and mechanical properties of silt |
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| 含水率ω/% | 66.2 | 孔隙比e | 1.773 |
| 湿密度ρ/( g·cm-3) | 1.63 | 压缩模量Es/MPa | 1.6 |
| 相对密度Gs | 2.64 | 内摩擦角ϕq/(°) | 1.7 |
| 液限wL/% | 49.6 | 黏结力Cq/kPa | 5 |
| 塑限wP/% | 26.4 | 饱和度Sr/% | 98 |
表2 淤泥颗粒粒径分析结果Table 2 Results of silt particle size analysis |
| 粒径/mm | [0.15,0.075) | [0.075,0.05) | ≤0.05 |
|---|---|---|---|
| 占比/% | 4.23 | 6.51 | 89.26 |
1.2 试验材料
表3 试验材料化学成分含量Table 3 Chemical composition content of test materials |
| 材料 | 化学成分含量/% | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Al2O3 | CaO | MgO | Fe2O3 | SiO3 | Na2O | C20H24CaO10S2 | C6H15NO3 | NaOH | H2O | |
| 水泥 | 8.94 | 55.64 | 4.02 | 4.36 | 27.04 | |||||
| 木钙 | 100 | |||||||||
| 三乙醇胺 | 100 | |||||||||
| 水玻璃 | 27.3 | 8.54 | 64.16 | |||||||
| 氢氧化钠 | 4 | 96 | ||||||||
1.3 试验方案
表4 配合比试验设计方案Table 4 Test design of mix proportion |
| 组别 | 简称 | 水泥掺量/% | LA掺量/% | TEA掺量/% | AS掺量/% | 龄期/d |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ⅰ | 15~21S | 15~21 | 7、14、28 | |||
| Ⅱ | 18S-0.0018~0.0054LA | 18 | 0.0018~0.0054 | 7、14、28 | ||
| Ⅲ | 18S-0.0054~0.0126TEA | 18 | 0.0054~0.0126 | 7、14、28 | ||
| Ⅳ | 18S-0.72~1.08AS | 18 | 0.72~1.08 | 7、14、28 | ||
| Ⅴ | 三掺组 | 18 | 由组Ⅱ选定优掺量 | 由组Ⅲ选定优掺量 | 由组Ⅳ选定优掺量 | 7、14、28 |
注:由于试验种类较多,采用统一编号“xS-yLA/TEA/AS”进行区分。其中x代表水泥掺量数值范围;S为水泥;y代表不同固化剂掺量数值范围。 |
1.4 试样制备及过程
2 水泥土试块抗压强度
图2 不同固化剂掺入水泥土的试块抗压强度Fig.2 Compressive strength of cement-soil specimens with different stabilizing agents |
表5 水泥土试块不同龄期抗压强度Table 5 Compressive strength of cement-soil specimens at different ages |
| 组别 | 7 d | 14 d | 28 d | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 强度/ MPa | 强度增 幅/% | 强度/ MPa | 强度增 幅/% | 强度/ MPa | 强度增 幅/% | |
| 15S | 0.74 | -22.11 | 0.84 | -23.64 | 1.08 | -21.17 |
| 18S(空白组) | 0.95 | 1.10 | 1.37 | |||
| 21S | 1.10 | 15.79 | 1.24 | 12.73 | 1.58 | 15.33 |
| 18S-0.0018LA | 0.89 | -6.32 | 1.13 | 2.73 | 1.27 | -7.30 |
| 18S-0.0036LA | 0.94 | -1.05 | 1.19 | 8.18 | 1.43 | 4.38 |
| 18S-0.0054LA | 0.79 | -16.84 | 1.03 | -6.36 | 1.22 | -10.95 |
| 18S-0.0054TEA | 1.09 | 14.74 | 1.45 | 31.82 | 1.64 | 19.71 |
| 18S-0.009TEA | 1.05 | 10.53 | 1.40 | 27.27 | 1.59 | 16.06 |
| 18S-0.0126TEA | 0.90 | -5.26 | 1.30 | 18.18 | 1.56 | 13.87 |
| 18S-0.72AS | 1.31 | 37.89 | 1.69 | 53.64 | 2.09 | 52.55 |
| 18S-0.9AS | 1.55 | 63.16 | 1.95 | 77.27 | 2.39 | 74.45 |
| 18S-1.08AS | 0.49 | -48.42 | 0.61 | -44.55 | 0.84 | -38.69 |
| 三掺组 | 0.63 | -33.68 | 0.99 | -10.00 | 1.33 | -2.92 |
3 微观机理研究
3.1 SEM图像微观形貌分析
3.2 SEM图像孔隙率计算
表6 SEM三维图像的土体孔隙率Table 6 Soil porosity derived from three-dimensional SEM images |
| 组别 | 孔隙像素/个 | 图像总像素 | 孔隙率/% |
|---|---|---|---|
| 未加固土 | 97 663 226.34 | 183 508 504.96 | 53.22 |
| 18S | 62 166 742.04 | 183 387 873.15 | 33.90 |
| 18S-0.0036LA | 60 647 670.89 | 182 866 319.10 | 33.17 |
| 18S-0.0054TEA | 55 887 566.82 | 182 865 480.15 | 30.56 |
| 18S-0.9AS | 50 153 642.75 | 183 909 825.00 | 27.27 |
| 三掺组 | 71 697 571.65 | 182 855 321.72 | 39.21 |
3.3 SEM图像颗粒分形维数计算
表7 SEM三维图像的土体颗粒分形维数Table 7 Particle fractal dimensions derived from three-dimensional SEM images |
| 组别 | 颗粒分形维数 | 孔隙率/% | 抗压强度/MPa |
|---|---|---|---|
| 未加固土 | 1.399 8 | 53.22 | — |
| 三掺组 | 1.500 4 | 39.21 | 1.33 |
| 18S | 1.571 3 | 33.90 | 1.37 |
| 18S-0.0036LA | 1.676 2 | 33.17 | 1.43 |
| 18S-0.0054TEA | 1.748 8 | 30.56 | 1.64 |
| 18S-0.9AS | 1.853 5 | 27.27 | 2.39 |
