文摘

本文评估的适用性甘蔗蔗渣灰(SCBA)和浪费大理石灰尘(大规模杀伤性武器)的岩土性质Palygorskite-rich膨胀粘土位于巴基斯坦西北部。这些有问题的土壤表现出不良的特点大大影响到人行道上,边界墙,slab-on-grade成员和其他土木工程基础设施。一系列岩土测试进行土壤标本使用规定上述总部稳定剂材料的百分比(csm)。调查包括x射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)、x射线荧光光谱仪测试,和水分等物理力学性质的关系,阿太堡的限制,膨胀压力,和一个ANN-based敏感性分析的整体膨胀压力的发展。这些实验调查的结果显示,添加csm到膨胀土大规模杀伤性武器SCBA增加到4%和10%,塑性指数下降了30%和49%,体积膨胀降低了从大约49%到86%和63%,而从189 kPa肿胀压力减少到120 kPa和160 kPa(15%和36%),分别为。有趣的是,替换指定CSM加速土壤的强度在延长固化时间和最优改进土壤的强度行为也被记录下来。此外,随着各自的csm、压实性和强度特性的改善,而塑性明显降低。鉴于SCBA每年产生和大规模杀伤性武器的数量,他们利用稳定问题的土壤,即使在相对较低的浓度,可能产生重大影响的可持续重用这些废料。

1。介绍

膨胀土(也称为;膨胀土、胀缩土、软土)表现出复杂的行为由于季节性变化和存在的强亲水性粘土矿物蒙脱石的形式(有二:1结构由铝硅酸盐层),如蒙脱石(Mt)、高岭石、伊利石、坡缕石。太被视为唯一的组件在高度膨胀的粘土,负责水吸收和肿胀过程(1,2]。这些土壤代替的肿胀与现代表征与吸收水分的粘土粒子表面增加了水箔厚度粘土颗粒之间的礼物,除了渗透和毛细管过程同时发生(3- - - - - -7]。五个主要测试用于确定膨胀土的主要矿物是x射线衍射(XRD)分析、差热分析(DTA)、染料吸附、化学分析、扫描电子显微镜(SEM) (8]。DDL理论提出了预测膨胀压力和通常用于计算肿胀压力通过量化的排斥和物理化学作用造成的引力粒子尺度水平(9- - - - - -12]。粘土矿物(蒙脱石)有很大的比表面积(SSA)、平板状矿物质和非常高的吸附水的能力。当SSA和阳离子交换量(CEC)很高,肿胀压力(P年代)和自由膨胀(FS)在基于膨胀性粘土材料也更大(13]。孔隙流体成分对粘土行为的影响已经相当大的兴趣在粘土矿物学的主题。此外,有几个视觉指标,证实了水敏膨胀粘土的存在固有的低抗剪强度(14]。水吸收主要是由于这些灾难性的粘土矿物学成分取决于在粘土矿物表面的电荷,CEC和层间粘结(15,16]。地质条件、工程特点、和当地环境条件也治理土壤的膨胀系数。进入这些粘土矿物中的水分造成广泛的损害的基础建筑,道路路面开裂,动荡和分手的建设基础,人行道,山坡,和衬里的水库以及渠道;特别是光土木工程结构严重损坏(17- - - - - -22]。负载轻的结构经验相对更多的结算和/或起伏由于膨胀土的胀缩特性(23]。膨胀土造成实质性损害公路、建筑、和各种地下公用事业在巴基斯坦西北的一部分,如图1。其重要性可以进一步解释造成损害的成本超过在美国每年大约有100亿美元。影响居住区的膨胀土躺在1000万平方米土地导致近似损失十亿美元每年在中国(24,25]。

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图1
各种指标的膨胀粘土在肃贪会省,北巴基斯坦。(一)广泛存在干燥裂缝。(b)斜裂缝1-storey建筑的墙。(c)永久边界墙开裂。(d)层地基的不均匀沉降。

今天,发展在社会工作蓬勃发展,但环境也恶化由于快速工业化导致污染和一代的固体废物,造成危险的条件(26]。根据2019年全球浪费Generation-Statistics和事实,全球废物产生预测到2050年增加70%,这意味着近80亿人口今天是负责生产的25亿吨的废22]。废物的掺入纤维与其它化学剂混合,改善了刚度和膨胀土的强度特性(27]。这样的土壤稳定通过加入多种添加剂包括传统和非传统稳定剂(28]在文献里有清楚的记录:石灰(14,29日)、水泥(30.- - - - - -32],粉煤灰[33- - - - - -36],稻壳灰[37- - - - - -40),浪费陶瓷粉尘(41- - - - - -43],nanosilica [44- - - - - -48],电石渣[49- - - - - -51),等等。此外,化学稳定膨胀土已被许多研究人员集中(52- - - - - -56),表明粉煤灰、石灰、水泥和CaCl2有用的添加剂,大大改善了土壤的工程性质问题[57- - - - - -59]。是相关的提到,当硫酸肥沃的土壤稳定使用总部稳定器材料(csm),“所以4全身胀”发生由于钙矾石的形成源于膨胀粘土中硫酸盐的反应特性。可用的csm、石灰和水泥更常用的添加剂在人行道建设和负载轻的基础设施。此外,各种方法与特定的限制可以用来改善膨胀粘土,例如,使用化学添加剂,麦草,湿度控制和热方法60,61年]。在以前的作品,黄麻和椰壳纤维(0.25,0.5,0.75,1%)、蔗渣灰(3、6、9和12%),橄榄废物焚烧(0.0,2.5,5.0,7.5%),棕榈油灰(10年,20年,30,40%),蛋壳(10年,20年,30,50%)、罗望子内核粉(2,4,8%),小麦壳灰(3、5、7、9和11%),黄原胶(0,0.5,1.0,1.5,2.0,3.0%),和稻壳灰(2、4、6、8、10和12%)也已广泛使用(22]。

在本研究中,不同比例的甘蔗蔗渣灰(SCBA)和浪费大理石灰尘(大规模杀伤性武器)已经被聘为geomaterials治疗膨胀土来评估他们的功效或提高塑性、压实性、膨胀潜力,强度特征。SCBA是甘蔗渣的农业副产品在发电和不安全的处理造成了严重的环境问题。巴基斯坦是6th最大的甘蔗生产国生产大约500000吨的蔗渣灰。当SCBA混合在土壤、氢氧化钙石灰或土壤与硅反应从蔗渣灰,这是类似的反应与土壤和水泥反应可以解释为两个过程:(1)阳离子交换和絮凝反应(短期反应)和(2)火山灰反应依赖于时间和温度,在形成凝胶状的化合物,即硅酸钙水合物(CSH)和钙铝水合物(CAH)发生反应(长期)。简化定性描述代表土壤lime-SCBA(火山灰)反应以下方程(27]:

提到SCBA是值得注意的是有效控制膨胀土的可塑性和shrink-swell潜力由于存在大量的二氧化硅和各种各样的其他氧化物提高火山灰活性(62年- - - - - -66年]。另一方面,大规模杀伤性武器主要是用于稳定的黑棉土(BCS)在人行道的建设。在印度拉贾斯坦邦省生产总额的95%从4000年大理石大理石矿,被认为是全球最大的大理石生产。大理石的生产过程中,70%的大规模杀伤性武器生产影响当地的生态系统,也会导致增加碱度。大规模杀伤性武器提高软土的无侧限压缩强度(UCS)作为填充剂。这个工业废弃物也视为一个附录石灰(曹)测试其有效性在膨胀土稳定67年- - - - - -69年]。

作者的知识,没有研究至今存在,解释了独立的国产SCBA和大规模杀伤性武器的角色在岩土工程中膨胀土的行为,为28天治愈,在微观结构测试和敏感性分析的角度通过人工神经网络(ANN)。因此,本研究的目的是分析力学和形态学膨胀粘土的性能使用SCBA / csm的大规模杀伤性武器。详细的实验室土壤测试进行评估指标特性(一致性限制)和工程性质(压实、抗压强度和微观结构测试)的土壤不同数量(2,4,6,8,10%)的添加剂和膨胀压力(P年代)治疗的发展分析了土壤的交互反应的影响因素与援助ANN-based灵敏度分析。在这项研究中使用的csm经济和本地可用。另外,x射线荧光光谱仪测试了两种稳定剂材料的化学成分。微观结构特性和形态的变化研究了x射线衍射(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM),分别。

2。研究的意义

膨胀土位于亚洲不同地区包括中国、印度、伊朗、阿曼、巴基斯坦和沙特阿拉伯(29日,70年- - - - - -76年]。土地覆盖比例在膨胀土在富足的国家见图2。膨胀土的工程性质得到改善,以减轻他们的体积变化行为利用废料。结果,碳足迹,能源消耗和污染相关废料处置以来明显减少土壤稳定导致减少体积变化(77年,78年]。


图2
覆盖面积的比例膨胀土膨胀土在富足的国家。

在过去,许多研究人员试图稳定膨胀土使用SCBA和大规模杀伤性武器。Osinubi发现黑棉土(BCS)可以稳定通过加入4%到8% SCBA标准普罗克特压实实现CBR值31%的峰值,提高抗剪强度特性,在路面施工79年,80年]。Kharade认为SCBA UCS和CBR膨胀土的增加了40%,从而应对环境问题通过减少糖工业废弃物,而密度变化是微不足道的(64年,81年]。此外,调查大规模杀伤性武器的效果在改善膨胀土属性,Jain透露,这个CSM可以利用有效地改善土壤塑性,提高MDD,控制膨胀行为,和强度提高20%68年]。Ditta认为膨胀压力和FSI下降(约79.5%的未经处理的土壤膨胀性粘土)大规模杀伤性武器的使用(82年]。土壤与25 - 30%大规模杀伤性武器组合是观察是最好的soil-marble尘埃结合敌人稳定膨胀土(83年]。因此,为了研究和评估可行的剂量水平,寻求更好的了解SCBA和大规模杀伤性武器稳定,尝试进行研究,内容包含相同的稳定器为了比较的观点已经提到过去的研究。

3所示。试验研究

3.1。材料和它们的属性
3.1.1。膨胀土

膨胀土的标本被从火车站站点在科哈特城市开伯尔-普赫图赫瓦省(KPK),如图3,研究区已被高亮显示。


图3
研究区域的位置(强调)。

的界限含水量、粒度分布、工程性质、化学特征和其他特征的膨胀土列入表中1。根据标准由Dakshanamanthy和拉曼,膨胀性粘土是归类为介质的性质(84年]。活跃区深度(AZD)地区膨胀土的膨胀和收缩的影响明显。的AZD土层计算如图2.77米4。

表1
物理性质的Palygorskite-rich膨胀土。

图4
活动区域深度(AZD)的膨胀性粘土。

图5介绍了x射线衍射(XRD)模式通过使用获得的未经处理的膨胀土D6推进粉末衍射仪进行的地球科学先进的实验室,伊斯兰堡。土壤标本是粉和玻璃样品持有人的插入腔。标本是稍微压缩和夷为平地在微程序级腔腔而去除多余的粉末。样本扫描速度所需的帮助下使用布拉格角石墨单色器和Cu-Ka辐射。玉高分软件来分析策划从衍射仪获得的数据对2的强度θ值。机器的衍射仪记录和坡缕石矿物的微观结构特性见图5。坡缕石、绿泥石、莫斯科和石英被发现的主要粘土矿物(68年,85年,86年]。XRD分析,这也是显示衍射光栅的坡缕石是10.75°,观察丰富粘土矿物(87年]。坡缕石(也称为凹凸棒石)在本质上是多孔的,表现出更高的吸附能力,类似于纤维粘土矿物。图6介绍了扫描电子显微镜(SEM)的显微图未经处理和治疗Palygorskite-rich膨胀土粉、地球科学先进的实验室进行的,伊斯兰堡。目标位置中随机挑选温和梁在不同的放大的电磁透镜保持25 kV励磁电压。至少有三个表面形态的每个样本都被不同的放大(2500 x 5000 x, 10000 x) (88年]。SEM图像代表的大颗粒的石英在土壤矩阵的较小部分说明了蒙脱石的存在对水的亲和力,较高的问题。


图5
飞机的x射线衍射峰模式纯膨胀土的矿物。

图6
SEM平面显微图未经处理和治疗(SCBA 6%和10% WMD)膨胀土。
3.1.2。甘蔗蔗渣灰(SCBA)和浪费大理石灰尘(大规模杀伤性武器)

评估csm的氧化物组成,x射线荧光光谱仪进行了分析和结果SCBA和大规模杀伤性武器被总结在表2。很明显从考试的化学成分SCBA展品火山灰特性而大规模杀伤性武器被观察到成核属性(62年,67年,69年,92年]。这些废料作为环境负担,因此需要安全有效地处理。

表2
氧化物成分总部土壤稳定剂材料(csm)从过去文献与本研究中使用的那些。
3.2。测试方法采用

实验室测试执行依照相关标准如表所示1分为以下步骤:一系列的界限含水量试验、压实特性、膨胀潜力,和无侧限压缩试验进行膨胀土与不同比例的混合SCBA和大规模杀伤性武器,即。0%,2%,4%,6%,8%,10%。肿胀试验进行标本准备在OMC的未经处理的土壤水分含量相似与不同干密度取决于标准的压实。混合这些废料在膨胀土的目的是执行一个比较研究根据预设的混合料配合比设计进行微观结构测试如XRD、光谱仪和扫描电镜。它是为了分析膨胀土的岩土工程特征的积极的变化在每个修改的水平。掌握现有的每个CSM的隔离效果,基于人工神经网络(ANN)的灵敏度分析已注册为了简化处理土壤和分析的复杂反应的变化P年代对几个参数。,四个参数被选中作为代理(%)的用量,π,OMC, MDD,被用于实施sensitivity-based分析。ANN模型,K-folded机制被应用,将数据集划分为五个分数包括模型四个分数培训和第五部分进行验证。因此,交叉验证随机折叠的数据集是由以一组为抵抗或测试数据集,其余组作为训练数据集。然后,正在进行数据拟合训练集和测试集的评价。迭代的过程和评价得分持续到模型的信心达到最大和偏差是丢弃。最后,可以评估这些方法的精度均方根误差(RMSE)和相关系数(R2)。

在完成每一个养护期,表中给出的标本进行测试根据命名法3。数量显示各自的稳定剂的用量(S:甘蔗蔗渣灰;M:浪费大理石灰尘),而ES和UT指“膨胀土”和“未经处理”标本,分别。每个SCBA /大规模杀伤性武器混合的结果与未经处理的膨胀土(UT)。

表3
样品与膨胀土命名,SCBA和大规模杀伤性武器的百分比。

4所示。实验结果

4.1。界限含水量

数据7(一)- - - - - -7 (f)显示SCBA和大规模杀伤性武器的治疗的效果在液限(LL),塑性指数(PI)和收缩限制(SL)未经处理和稳定膨胀粘土,分别。SCBA修改你的土壤下降了20%,而大规模杀伤性武器的修改ES-10S ES-10M混合,下降了28.5%。SCBA的影响相对较小,可能是由于粒径小,大的SSA,从而使粘土矿物更容易攻击可用钙(20.]。同时减少π是由于显著减少我和温柔的降低塑性极限(PL)数据的表示7 (b)和7 (c)分别为(21,30.,93年]。在大规模杀伤性武器的情况下治疗,会显著降低,所以整个π值相应下降。这是由于阳离子交换导致絮凝,随后降低粘土颗粒周围的双层厚度(61年]。这些结果下降的趋势与过去的研究成果是一致的(91年,94年,95年]。这里更值得注意的是,曹添加2 - 4%的影响带来了一个微不足道的变化π值(96年]。SL也说明SCBA增加的趋势(R2= 85%),而大规模杀伤性武器修改土壤之前减少的趋势,如图7 (e)和7 (f),分别。这是解释为涂料粒子粘土颗粒的大规模杀伤性武器,从而絮凝粒子。粘土矩阵是填满而空洞和水量减少,呈现粘性土作为可行的(23]。ES-4S,总体而言,ES-6S、ES-8M ES-M10说明收益率最低π值的最优数量。这减少膨胀土改良的π是指标(29日,93年,97年]。结果是一致的与其他研究人员利用类似的添加剂修改岩土性质的高塑性粘土(23,59,68年,98年]。

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图7
将SCBA界限含水量的变化,(a)液限,(c)塑性指数(e)收缩限制,将大规模杀伤性武器,(b)液限、塑性指数(d), (f)收缩限制。
4.2。压实特性

图8显示SCBA和大规模杀伤性武器之外的影响压实膨胀土未经处理和治疗的特点。它可以观察到,最大干密度(MDD)达到高峰的ES-4S与更高密度的SCBA与膨胀土。另一方面,在大规模杀伤性武器的情况下对土壤,MDD增加4%的内容,然后降低工业CSM的进一步增加,从而充实类似的结果(23,47,75年,91年]。超过最优数量的剂量增加OMC(添加稳定剂材料10%)可与存在额外的水粒子在土壤结构和较高的吸水SCBA和大规模杀伤性武器。在MDD中在较高剂量减少的原因可能是由于颗粒大小和水平G年代膨胀土以及稳定剂材料。增加在MDD中对应于改善膨胀土。减少在MDD ES-4S是一致的先前的研究报告说,随着SCBA内容与曹混合,混合物的MDD略有下降(64年,70年,99年]。


图8
压实特性的变化(MDD和OMC)通过合并SCBA和大规模杀伤性武器。

OMC的净增长,直到ES-10S由于粘土矿物之间的反应发生和曹内容。同时,需要继续阳离子交换反应因为更多的水需要动员Ca+ 2。分别在8%和10%的混合石灰,也就是说。,having higher CaO content (which resembles the WMD in present study), in Kashmore expansive clay, the OMC increased from 14.75% value of untreated expansive soil to 16.5% and 18%, respectively, while the MDD decreased from 1.89 kN/m31.78和1.66 kN / m3,分别。更高的价值是由于增加压实能量从修改后的学监测试(96年]。

4.3。肿胀的潜力

图9显示了潜在的结果表明,体积膨胀自由膨胀(FS卷)Palygorskite-rich中等膨胀土为75%。ES-4S和ES-2M FS卷值下降达到约3/4th未经处理的土壤。此外,ES-6S FS卷土壤的降低而ES-10M 7% FS卷值降低到5%。哈桑et al。27)透露,在添加18.75% SCBA线性收缩和自由膨胀率降低约35%和65%,分别与控制膨胀土包括高岭土和膨润土。作者在91年]发现添加20%大理石粉末帮助达到最低的主要膨胀的比例0.35%。结果符合发现从含水量限制在图7。推荐的最佳比例的石灰是6 - 10%(重量),有效地降低了弱膨胀土的收缩。添加石灰降低6% FS卷和P年代几乎为零值(17,60,One hundred.]。作者在90年)发现,通过合并大规模杀伤性武器结合本地可用的河沙,减少88%P年代被观察到。进一步的大规模杀伤性武器和SCBA FS的增加卷值。这是解释为高百分比的稳定剂材料添加到土壤。中膨胀土不太容易被石灰攻击,因此它作为好材料当稳定剂用量超过最优,最终导致土壤膨胀。也由于土壤渗透性的增加由于水分均匀分布于压实土壤和降低单位重量稳定剂材料相比Palygorskite-rich膨胀土,提高FS卷。在低土壤稳定剂材料的百分比,更高的增长是记录在膨胀潜力(20.,35]。大规模杀伤性武器的比重小于SCBA;因此大规模杀伤性武器增加更高的体积和WMD-soil混合物和易性降低在减少稳定剂相比,内容可加工性SCBA-soil混合物(18,36]。csm的比较在FS和剂量P年代与先前的研究工作提出了数字9(c)和9分别(d)。它可以看到FS和P年代遵循类似的趋势在SCBA水泥和大规模杀伤性武器∼∼石灰添加时统一剂量间隔。然而,P年代值相对低于水泥和石灰归因于介质Palygorskite-rich膨胀土的膨胀系数。SCBA用水泥的相似之处是由于存在大量的二氧化硅而大规模杀伤性武器和石灰似乎由于丰富的曹产生相似的结果,也证明表2。

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图9
比较膨胀的潜在结果与先前的结果(体积自由膨胀和膨胀压力)在添加SCBA和大规模杀伤性武器。

标志由实验结果突出可塑性的变化的重要性以及对土壤的压实特征与不同数量的csm。这些因素对最终交互反应P年代需要深入分析包括变量之间的相关性和反抗的敏感性参数对整个组的参数。ANN模型如图10由四个变量,20一个隐层节点,选择作为一个独立变量P年代。作为P年代确定的预测因素采用稳定膨胀土的计划,四个独立变量之间的关系,即MDD OMC,π,剂量,分析了确定的重要性和组合这些变量对开发的影响P年代在治疗。ANN模型,如前所述,K-folded机制被应用,将数据集划分为五个分数包括模型四个分数培训和第五部分进行验证。的强度测试的开发模型实现最低的RMSE训练后确定系统的预测的准确性和0.99确定系数实现验证阶段。


图10
人工神经网络(ANN)模型配置。

ANN-based敏感性分析的结果包括变量重要性和变量的共同影响是描绘在图11。变量重要性和变量的组合对整体的影响P年代可以在主要分类和总效应,可以看到数据11(一)和11分别(b)。响应变量的主效应的影响,即膨胀压力(yMDD),在预测变量,OMC,π,剂量(X我来j)预测P年代,可以被描述为Var (E(y|xj))(101年]。的预期是对的条件分布x1,x2、…xn鉴于xj和方差的分布xj。换句话说,Var (E(y|x我)测量变异,分布x我的均值y当x我是固定的。主要影响指标利用和总效应。主要作用是Var的比率(E(y|x我))/ Var (y),给出了一个衡量自变量选择的因素的敏感性x我反映的相对贡献因子,结合其他因素。然而,总效应代表独立变量的总方差贡献涉及的所有条款xj既反映了这个因素的相对贡献,结合其他因素。


图11
ANN-based灵敏度分析变量重要性(a, b)和变量共同影响(c, d)分别WMD-treated样品和SCBA-treated样本。

总效应值,它可以代表单一变量的影响,双变量,等等。MDD的总效应重要性指数,OMC,π,剂量是一个估计的预测P年代如下: 在哪里E(y)的期望值P年代和Var (y)的方差P年代对MDD的联合分布,OMC,π,剂量。此外,分析可视化的综合效应是一个方法的最终响应预测将会发生什么如果改变在一个或两个因素最重要的因素,找到优化所需的响应。在数据11(c)和11(d)共同影响的变量,垂直红线对应于每个因素的当前值红色所示的水平轴。在纵轴上的红色值预测响应基于当前值的因素。

我们的目标是找到最优组合的四个因素一定的发展P年代。数据中提供的援助11(c)和11(d),可以判断哪些因素或一对因素可以调整所需的输出。因此,我们可以看到在图11(一)土壤使用大规模杀伤性武器,π值最影响其他变量之后不关闭的剂量。这个结果表明,大规模杀伤性武器对样本期间严重依赖发达π土壤化学反应验证之前的观察和建议减少相当大的π预计当处理土壤与大规模杀伤性武器的代理,导致相对增加在UCS SCBA处理样品。

SCBA处理样品的行为普遍存在以来,化学稳定剂量在最后的效果P年代有管理的主导地位。尽管SCBA对待样本显示对剂量最敏感,他们也对压实特性的变化做出反应,即OMC,是大规模杀伤性武器对样品几乎可以忽略不计。但是,对于大规模杀伤性武器处理样本,π的变化的影响P年代更有关。图中可以看到11(c), ES-6M较小的变化P年代从120年到180年kPa样本具有相似数量的剂量但SCBA有更大的变化从110到200 kPa。更高的范围P年代在处理样品SCBA表明采用任何数量的稳定剂会导致更高的扩张阈值的变化反过来需要细致的设计和实践。

然而,实际处理样品的一致性并不取决于单一因素如剂量;例如,大规模杀伤性武器治疗注射的土壤样本中π在治疗的过程将决定扩张。大规模杀伤性武器处理样品,由于较低的比重和顺向工作性SCBA对待样品相比,任何改变在π由于压实特性和用量的变化结合在实践中会影响的火山灰反应和最终UCS所需的设计。这就是为什么π在处理样本的变化与大规模杀伤性武器最控制效果等参数,如图11(c)增加大规模杀伤性武器对样本的总体敏感性降低π在治疗。

4.4。无侧限抗压强度

图12显示无侧限抗压强度(UCS)的治疗和治疗标本使用上述csm在规定比例间隔3,7、14、28天。在为期3天的养护,SCBA UCS和大规模杀伤性武器修改土壤增加了36%和255% (306.40 kPa大规模杀伤性武器对土壤)ES-10S ES-10M,分别。7天养护,UCS增加了42%,直到ES-6S ES-6M;然而,大规模杀伤性武器对土壤突然增加到343.6 kPa的UCS SCBA处理土壤跌至130.40 kPa ES-10S ES-10M。这可能是由于土壤石灰反应,增加255%和145%在UCS记录3天,7天,分别。它进一步解释为与曹的形成凝胶状的胶凝材料,填充空隙,从而获得力量。大规模杀伤性武器对土壤的UCS见证了均匀增长98%后14天养护期。UCS增加从86.4 kPa在为期3天的固化到282.2 kPa未经处理的膨胀土标本的28天抗压强度增加近227%。在28天养护期,获得的最大UCS ES-4S 346 kPa,下降到289.2 kPa ES-6S, ES-8S和ES-10S,而大规模杀伤性武器对土壤UCS见证了温和增长38%。在最近的研究中,据透露,UCS ES-10M记录是630 kPa养护28天后与525 kPa时治愈(7天68年]。失败的类型,以防原状试样的韧性,而压实土壤样本记录有脆性破坏与水平轴使60度。当石灰添加到土壤、水化过程开始和阳离子交换发生导致土壤絮凝更大的肿块。和火山灰反应产品。,CSH and CH, are formed which govern the long-term strength of soils [20.]。这清楚地表明,UCS增加更主要短固化时间。相比之下,大规模杀伤性武器被发现是有效的添加剂提高土的无侧限抗压强度测试。最优大规模杀伤性武器内容可以观察到ES-10M。大规模杀伤性武器的加入可以提高土壤碱度与比重的增加负责低π由于聚合粒子在微程序级。MDD也增加由于较小的空洞,这直到ES-10M不断增加土壤强度。然而,最优大规模杀伤性武器可能取决于原生土壤属性(68年]。据透露,大理石粉末10%干重产生的胀缩潜力和控制压缩指数虽然拥有最大的无侧限抗压强度(91年]。与SCBA-soil混合物相比,最大强度的增加在7天观察是ES-6S为46%。无侧限强度的增加,即。,effectiveness of SCBA at 14 and 28 days, is insignificant. This slight increase is due to lack of cementitious properties in SCBA as presented in Table2(93年]。获得的结果是一致的,当火山碎屑尘埃用于修改膨胀土(23]。考虑结果,它也观察到,ES-4S和ES-6S最大值的UCS记录3、7、14和28天,分别如图12。基于可用的文学,在UCS增加(10 - 12%)是由于粘土之间的水合作用和火山灰反应,SCBA,土壤和氧化钙含量导致CSH和CAH的形成;因此,填补了空白空间和增加了凝聚力和剪切强度的质量64年,102年]。


图12
对无侧限抗压强度的影响在不同养护年龄后添加稳定剂。

值得注意的是,SEM图像没有显示改性,fine-threaded结构或纸板(即。纸一样的)出现,如图6。这是归因于破坏样品的结构改造时只有核心样品展示纸一样的外观。然而,Kaolinite-like结构十分明显观察到在不同的放大证实了蒙脱石矿物的存在的土壤样本,尽管这种矿物质在本质上是低的膨胀系数(60,77年,84年]。从数据6(一)和6(b),水化颗粒进行聚合和CSH形成发生占强度增加。

相反,数据6(c)和6(d)显示,初始纹泥水化导致平面聚合,从而形成凝胶状的CSH和CAH负责UCS治疗的大规模杀伤性武器的显著增加土壤在28天养护期。相对来说,压实土矩阵是观察与养护28天的周期。这是由于修改孔隙大小分布的大规模杀伤性武器和膨胀土颗粒的反应,胶结剂的增加,粒子的聚合。的改善性能Palygorskite-rich膨胀土处理csm表中列出4。

表4
修改特征Palygorskite-rich膨胀土(SCBA 4% + 10%大规模杀伤性武器)。

5。摘要和结论

本文评估的影响甘蔗蔗渣灰(SCBA)和浪费大理石灰尘(大规模杀伤性武器)肿胀的潜力Palygorskite-rich中等膨胀土。这个研究的结论的基础上,整体结果可以概括如下:(我)工业和农业的结合钙稳定剂材料,即SCBA和大规模杀伤性武器,分别减少了可塑性特点和逮捕膨胀土的膨胀。大规模杀伤性武器对土壤显示相当大的减少。斜墙的开裂的程度,明显干燥裂缝,在动摇,和/或开裂的地板和人行道表示该地区膨胀土的存在与区域水分季节性变化的深度为2.77米。(2)膨胀土的MDD是与大规模杀伤性武器的内容显著增加而增加4%的MDD SCBA处理土壤相对较小的添加SCBA达到其峰值5%。根据压实测试的结果,添加4%的大规模杀伤性武器,MDD是观察到对未经处理的土壤相比增加了7.6%。SCBA是5%的最佳比例将增长3.3%在MDD中未经处理的土壤。(3)ANN-based灵敏度分析结果表明,π样品使用大规模杀伤性武器的管理规则和π的任何变化将导致更高的变化在随后的膨胀压力。另一方面,SCBA样本主要由合并治疗剂量和相对较小的膨胀压力的偏差范围。此外,结果表明,大规模杀伤性武器对样品的唯一因素的敏感性或治疗后随之而来的分离效果更明显。(iv)对于土壤处理大规模杀伤性武器,无侧限抗压强度(UCS)增加随着时间的流逝,从3天到28天。新增的8%和更大规模杀伤性武器增强最大UCS早期,从而降低膨胀潜力。UCS最大平均值在3、7、14、28天当SCBA治疗增加了4%,和一个类似的趋势是大规模杀伤性武器表示治疗。UCS大规模杀伤性武器对土壤的比例增加几倍SCBA处理土壤。(v)实验结果表明,膨胀的SCBA土壤有效控制在6%和10%大规模杀伤性武器与土壤混合,分别。大规模杀伤性武器的膨胀压力降低和增加(10%)和SCBA(12%),分别为。一般来说,SCBA 4 - 6%和8 - 10%大规模杀伤性武器最佳的治疗量减少π减少体积收缩,增加无侧限强度,减少膨胀的潜在指示一个明显的改善。

数据可用性

数据支持这一研究的结果包括在这项研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

关键项目的中国国家自然科学基金(批准号41630633)和关键特殊项目的科学技术部中华人民共和国的监测、预警和预防重大自然灾害都承认金融支持。