基于Box-Behnken设计法的生态复合固化土的性能研究

来源 :苏州科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tq19822002
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随着城市地下工程的开展,大量开挖后的土体被堆积,造成土壤资源的浪费。如何处置这些开挖土方,不对生态环境造成破坏,是迫切需要解决的一大难题。为了使这些土体能够资源再利用,需要对土体进行加固处理。通常单掺一种固化剂并不能使土体达到工程需要,所以本文采用Box-Behnken法,对苏州土体使用多种固化剂复合改性,通过无侧限抗压强度试验结合微观结构分析探究固化机理。本文主要开展如下工作:(1)对粉土、黏土、砂土单掺不同量水泥、石灰、粉煤灰、生物酶,在击实试验的基础上制备无侧限抗压强度,根据强度确定四种固化剂在不同土体中的单掺范围;(2)在单掺范围确定的基础上,采用Box-Behnken设计法,以水泥、石灰、粉煤灰、生物酶作为单因子,以三种土不同龄期下(3d、7d、14d、28d)的无侧限抗压强度作为响应值,安排试验方案;(3)根据试验数据,建立不同龄期下强度预估模型,分析四种单因子对强度的影响以及两两因子之间的交互效应,并得到各种土中固化剂的最优配比;(4)在最优配比的基础上制备、养护不同龄期下(7d、14d、28d)的微观试件,利用扫描电镜(SEM)获取的微观结构,基于Image-Pro Plus图像处理软件对SEM图像进行处理和分析,稳定土的表观孔隙比、分形维数以及不同粒径的占比情况,并利用XRD测试固化土的矿物成分。主要研究结果如下:(1)单掺时,当水泥掺量为9%时,粉土、黏土、砂土的7d强度分别达到最大值,依次为2.67MPa、3.04MPa、2.97MPa。(2)复掺时,粉土中的最佳掺比是水泥6.35%、石灰10.34%、粉煤灰15.11%、生物酶3‰,在此基础上3d、7d、14d、28d强度分别是3.31MPa、4.13MPa、4.73MPa、6.45MPa;黏土中的最佳掺比是水泥5.78%、石灰8.36%、粉煤灰14.78%、生物酶2.1‰,在此基础上3d、7d、14d、28d强度分别是4.78MPa、5.38MPa、6.81MPa、7.71MPa;砂土中的最佳掺比是水泥6.73%、石灰8.48%、粉煤灰17.97%、生物酶2‰,在此基础上3d、7d、14d、28d强度分别是3.23MPa、4.09MPa、4.97MPa、6.04MPa。(3)随着养护龄期的增大,土颗粒、孔隙的分形维数在2.3-2.5之间,小微颗粒占比减小,逐渐转变为中大颗粒;而小微孔隙占比增加,大中孔隙减少。通过XRD衍射图,可以看出AFt和Ca(OH)2含量随龄期的增长而增加。
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