膨胀土的强度和Microfabric提高稻壳灰和石灰

文摘

膨胀土工程有有害的影响。稻壳灰(RHA)火山灰活性高,所以它可以形成新的胶凝材料与石灰或水泥固化土。摘要自由膨胀率的测试,水比例限制,和最佳含水量(OMC)进行;RHA和石灰添加了人工土壤在不同比例的5、10、15日和20%的重量,RHA石灰比是80:20。无侧限抗压强度(UCS)在不同的治疗年龄是测量,和RHA和石灰对膨胀土的改良效果。最后,改进效果的原因解释为使用扫描电子显微镜(SEM)。研究结果表明,(1)最好的利用效果,RHA的最佳比例是12%,石灰是3%;(2)UCS是2.6倍的纯土固化后14 d在最佳比例;(3)固化年龄对强度有重要影响;(4)改良土壤的强度增加的主要原因是,晶体产生的火山灰活动填充土壤的孔隙。

1。介绍

膨胀土是一种特殊的粘土,富含亲水的矿物质。目前,有不同的方法来解决膨胀土。近年来,geopolymerization法进行稳定膨胀土。geopolymerization发生当一个非晶态材料富含二氧化硅在碱性环境中与土壤混合,蔗渣灰和石灰等(1),粉煤灰和石灰2,3),火山灰和酸橙(4]。其中,石灰,作为添加剂,改善膨胀土是最常用的。然而,石灰会改变土壤的Ph值会影响环境。因此,减少石灰的用量是基础工程中一个非常重要的话题。

米糠皮约占总重量的20%。稻壳的数量很大,但是没有合理的大规模利用方式。生物质发电技术在一定程度上缓解这个问题,但企业不知道处理RHA发电后产生的。库克(5]认为RHA,富含硅,可以用作火山灰材料生产地质聚合物提高膨胀土的性能。因此,一些学者还RHA到膨胀土,其工程性质研究。

阿齐兹(6)发现RHA土壤高塑料有很大的影响。它可以减少肿胀属性,增加强度。辛格(7)表明,当RHA在土壤样本的内容是10%,CBR和unsoaked CBR达到峰值和膨胀力是最低的。土壤的工程性质与RHA混合及其对路基的应用前景研究了Muntohar [8),饶和大麻9],Oviya [10]。在他们的研究中,RHA土壤改良中发挥了重要作用。库马尔(11)发现,当石灰含量超过3%,没有实质性的影响强度增加。阿古斯Muntohar的研究12)表明,石灰含量超过10%会导致塑料失败的土壤在压缩。萨瓦特(13)发现,养护期应超过7天(d)。刘et al。14]介绍了胶结材料结合RHA和石灰稳定膨胀土和研究固化土的变形和强度特性。

先前的研究主要集中在土壤的物理和机械性能在凝固后,缺乏观察和分析microfabric在凝固过程。摘要UCS实验和观察的膨胀土microfabric SEM进行。力学性能和微观结构的变化特征进行了观察和分析在不同养护时间。

2。准备样品和测试的描述

2.1。测试材料的基本属性

本文中使用的膨胀土是建筑工地的Wanja-Yichun在伊春城市高速公路,中国,土壤样本的深度为4 - 6米。自由膨胀率、极限含水率和压实膨胀土的实验进行了中国gb / T 50123 - 1999。(1)膨胀土的自由膨胀率实验中使用的是132%,属于强膨胀土(2)塑性极限、液限、塑性指数的土壤样品是36.9,77.6,和40.7,分别(3)土壤样本的最优含水量为28%,最大的干密度是1.37克/厘米³

未损坏的RHA来自生物质发电公司在淮安,中国。RHA和石灰用于实验数据所示1和2。RHA的粒子大小、石灰和土是由激光粒度分析仪测量。的数据图3得到了。的平均比表面积RHA是5910厘米²/ g和颗粒大小D₅₀是7.449哦;石灰的平均比表面积是13880厘米²/ g及其颗粒大小D₅₀是3.110哦。的D₅₀土壤是20.005哦。RHA和石灰的晶粒尺寸很小,可以填写土壤孔隙增加密实度。

原材料的化学成分如表所示1。从表中可以看出,土壤的主要组件是SiO₂,艾尔。₂O₃,菲₂O₃曹,石灰的主要成分。RHA SiO丰富₂。

2.2。实验设计方法

它是必要的,以确定最优的比例RHA和石灰。RHA和石灰混合不同比例混合成标准砂制造样品。固化7 d后14 d, 28 d,这个样品的抗压强度和强度进行了测试。发现当RHA和酸橙的比率是80:20,抗压强度和抗断强度最高的样本在不同养护。这比采用土壤样本。

大多数学者RHA的内容控制在0 - 20%之间,所以本文的灰添加量占0%,5%,10%,15%,和20%的干土重量,分别。

为了确保介观分析本文的普遍性的UCS,得到了土样在不同养护。通过比较与其他学者的结果的测试,本文中使用的材料的共性是验证和说明。然后他们microfabric观测和分析,得到了改进的原因。

3所示。UCS改性膨胀土的分析

压实试验的结果表明,膨胀土的OMC是28%。然而,OMC的混合物将超过28%,因为RHA的高吸水性。在该测试中,混合物的水分含量是1 *(28%)、(34%)的1.2倍和1.4倍(40%)比纯粹的OMC土壤。固化后相应的年龄标准维修室,UCS的测试进行了中国gb / T 50123 - 1999。数据图所示4- - - - - -6。

相较纯粹的土壤含水率28%,混合物的UCS 34%的水分和15%的灰分含量的2.1倍,2.6倍,2.8倍的纯土固化7 d后,14 d,分别和28 d。类似地,20%的UCS ash-filled土壤在相应的治疗年龄是2.4倍,3倍,分别和纯土壤的3.2倍。它可以获得土壤样本形成一定强度7 d后的养护。土壤是治愈14 d时,强度增加基本完成,在随后的养护和力量增加缓慢。结果同意Akshaya Kumar萨瓦特(13]RHA-lime改善土壤的养护期应超过7 d。

土样的UCS增加与灰分含量的增加,固化时代火山灰比率小于20%。通过击实试验,它可以获得样品的UCS最多当样品的水分含量是纯土OMC的1.2倍。因此,混合物样品的OMC纯土壤的1.2倍。根据OMC, UCS样品灰分含量为15%的样品灰分含量为10%的1.74倍,和UCS的测试灰分含量为20%的1.13倍样品灰分含量为15%。因此,土壤灰分含量为15%的改善效果明显优于样品灰分含量为10%,但样品灰分含量为20%的改善效果不明显比样品灰分含量为15%。因此,15%的灰分选为最佳混合比考虑到工程造价。因为RHA和石灰混合成土壤的比例80:20岁的灰量为15%时,石灰含量3%的土壤的干重和RHA是12%。

最佳石灰与库马尔(内容是一致的11)(3%)和Muntohar (12)(不超过6%)。萨瓦特的结果(15)的研究显示,10%的RHA和4%的石灰含量最好和阿齐兹(6RHA)认为16%的最佳比例。获得的比在本章与这些结果是相一致的。因此,RHA和石灰的最佳混合比例是干土重的12%和3%,分别在这项研究中,下一章的结论对于土壤的微量分析具有普遍意义。

4所示。Microfabric改性膨胀土的分析

膨胀土的机械和工程性质与RHA和石灰混合了许多研究,但缺乏分析microfabric变化在养护期间的土壤样品。为了进一步分析RHA和酸橙的改进机制,研究了膨胀土的microfabric SEM。

混合物(RHA和石灰的比例80:20,灰分含量在土壤干重的15%)在不同年龄阶段(7 d, 14 d, 28 d)所观察到的SEM、孔隙结构和显微特征。水化产物的结构和发展趋势的土壤样本中固化和硬化进行了分析。

因为有太多的土壤样本不同的养护年龄和不同数量的灰,只有15%选择SEM图像进行比较分析。

从图可以看出7没有债券样本粒子之间没有固化,和粒子间距为松散。从图可以看出8后,粒子之间的界限开始模糊7 d的土壤维护,广场上,图的框架8作为一个整体,土壤颗粒保税。在图9,大部分土壤样品保税维修14 d后作为一个整体,只有几个松散的颗粒存在。从图1028 d治疗后,绝大多数的土壤是粘结成块和针状的对象可以清楚地看到在广场上。集群和絮凝材料由RHA的反应,石灰、和土壤在椭圆框放大10000倍的形象,和絮凝颗粒形貌的材料可以观察到的细节图11。

颗粒之间的孔隙和集群的形态材料固化后可以看到10000倍。

如数据所示12- - - - - -15放大了10000倍时,很明显,没有粒子在0 d之间的联系;7 d后,粒子之间有两个针;在14 d养护,集群的物质可以看到和它继续进化成絮凝物质后28 d。如图16,因为RHA拥有丰富的孔隙结构和丰富的活性二氧化硅,会有一个火山灰反应土壤与RHA和石灰混合,从而产生一个凝血剂填充土壤孔隙增加力量。

阿里(16]研究了土壤改良RHA和石灰。结果表明,硅酸钙octahydrate,三水合铝酸钙和硅酸钙一水土壤中逐渐形成。但一般来说,RHA中二氧化硅含量大于70%,因此,作者认为,阿里的结论中的铝元素主要来自于膨胀土,包括蒙脱石、伊利石、高岭土。因此,造成的直接反应RHA和石灰是硅酸钙水合物的形成,在固化过程中逐渐沉淀成晶体,从而导致集群和絮凝结构,如图14和15。

由于粉煤灰火山灰活性,改善土壤的机理,研究了粉煤灰在某种程度上。认为改善土壤的主要原因由石灰和粉煤灰包括以下四个方面:离子交换,碳化,火山灰作用和结晶。通过理解RHA的构成和扫描电镜的观察,可以得出结论,RHA和石灰与土壤和产品将结晶反应时间。因为RHA理想火山灰材料可以与石灰反应导致geopolymerization,活动SiO₂RHA溶解的Ca(哦)₂在石灰可以生成卡西欧₃·nH₂啊,填土的孔隙。更重要的是,美联吗₂O₃土壤中也能反应与石灰和卡西欧₃·nH₂o .因此,钙矾石的形成中可以看到数据12和16清楚。此外,小粒径的增加,如RHA和石灰,将导致土壤结块。在这些影响下,土壤孔隙度会降低长期的。

5。结论

可以得出以下结论:(1)由于RHA吸水性高,UCS达到高峰的OMC混合物比纯土壤的1.2倍。(2)考虑强度和工程造价,灰分含量是最佳混合比,15%的比率RHA石灰是80:20。(3)治疗年龄对强度有很大的影响。土壤样品在7 d的养护有一定的强度,强度增加是基本完成后14 d。(4)针状纤维生产的改性膨胀土的孔隙在养护期间逐渐增加,最终形成的絮凝结构。这些纤维是由活性二氧化硅RHA和氢氧化钙在石灰。RHA高火山灰活性,这种进步是geopolymerization。(5)的强度增加的主要原因修改后的土壤是晶体填充毛孔的土壤,使土壤颗粒连接在一起。另一方面,RHA和石灰有一定的填充效果,因为他们的小粒径凝固的土壤中扮演一定的角色。

数据可用性

数值数据用于支持本研究的结果中包括这篇文章。所有实验室测试数据和计算结果的数据用于支持本研究的结果也可用。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

引用

1. b·a·米尔“一些研究粉煤灰和石灰的影响膨胀性粘土的物理和力学性能,”国际土木工程杂志》上,13卷,不。3、203 - 212年,2015页。视图:谷歌学术搜索
2. t . p . Mashifana f . n . Okonta, f . Ntuli“岩土性质和微观结构的lime-fly ash-phosphogypsum-stabilized土壤,“土木工程的发展卷,2018篇文章ID 3640868, 2018。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. j·詹姆斯和p . k . Pandian“蔗渣灰作为辅助添加剂的石灰稳定膨胀土:强度和显微结构的调查,“土木工程的发展卷,2018篇文章ID 9658639, 2018。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. j . s . y . Cheng Wang,黄x c·李和j .吴”工程和稳定膨胀土的矿物性质合成石灰和天然火山灰,”建筑和建筑材料卷,187年,第1038 - 1031页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. d·j·库克,”稻壳灰的火山灰材料,会议议程在建筑材料的新视野,利哈伊大学,伯利恒,PA,美国,1976”。视图:谷歌学术搜索
6. m·阿齐兹·m·萨利姆,和m . iran,“膨胀土的工程行为处理稻壳灰,“地质力学和工程,8卷,不。2、173 - 186年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. 诉k·辛格,”实验研究自然土壤的稳定路基使用稻壳灰,“国际科学研究与发展》杂志上,3卷,不。11日,14 - 18,2016页。视图:谷歌学术搜索
8. a . s . Muntohar“工程行为稻壳灰混合土壤和它的潜力作为道路基础建设,“澳大利亚道路研究委员会的会议21卷,第1301 - 1295页,2003年。视图:谷歌学术搜索
9. d·k·拉奥和诉大麻,”循环平板载荷试验的实验室研究石灰和稻壳灰处理海洋粘土路基灵活的人行道上,“现代工程研究的国际期刊,卷2,不。5,4465 - 4469年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. r . Oviya”,一个实验调查稳定土壤使用稻壳灰和石灰作为掺合料,”国际信息与未来研究杂志》上,3卷,第3519 - 3511页,2016年。视图:谷歌学术搜索
11. s·m·p·库马尔,“硅和钙影响geo-technical膨胀土的性质从稻壳灰和石灰,提取”国际化学生物与环境学报》上,新加坡,新加坡,2012年5月。视图:谷歌学术搜索
12. a . s . Muntohar”膨胀特性和改善膨胀土与稻壳灰”膨胀土:特征和治疗的最新进展,设计师,也是Eds主机械师a . a . Al-Rawas和m . f . a . Goosen。,Taylor & Francis Group, Milton Park, , UK, 2006.视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. a·k·萨瓦特“膨胀土的工程性质与稻壳灰和石灰稳定污泥,”国际工程与技术杂志》上,5卷,不。6、2014。视图:谷歌学术搜索
14. 苏y, y, a . Namdar g .周y,她问:杨,“利用胶结材料残余稻壳灰和石灰稳定膨胀土,“土木工程的发展卷。2019年,1卷,2019页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. a·k·萨瓦特”效应的纤维稻壳ash-lime稳定土的性质,”印度岩土工程学报》会议2010年12月,孟买,印度,。视图:谷歌学术搜索
16. f·h·阿里,a . Adnan和c . k .白菜”利用稻壳灰提高石灰处理的土壤,“加拿大岩土期刊卷,29号5,843 - 852年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2020马Jinrong et al。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。