岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (4): 1020-1030.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1017

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

CSFG-FR协同作用改良淤泥固化土性能试验研究

陈瑞敏1,简文彬1, 2,张小芳1,方泽化1   

  1. 1. 福州大学 岩土与地质工程系,福建 福州 350108;2. 福州大学 地质工程福建省高校工程研究中心,福建 福州 350108
  • 收稿日期:2021-07-07 修回日期:2021-08-24 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-04-16
  • 通讯作者: 简文彬,男,1963年生,博士,教授,主要从事岩土工程与工程地质方面的研究工作。E-mail: jwb@fzu.edu.cn E-mail:paperandpen@qq.com
  • 作者简介:陈瑞敏,男,1997年生,硕士研究生,主要从事淤泥固化、边坡工程方向的研究。
  • 基金资助:
    中交二公局科研项目(No. X0110002-JSFW-2021-0012);福州大学(SRTP)创新创业项目(No. S202010386066)。

Experimental study on performance of sludge stabilized by CSFG-FR synergy

CHEN Rui-min1, JIAN Wen-bin1, 2, ZHANG Xiao-fang1, FANG Ze-hua1   

  1. 1. Department of Geotechnical and Geological Engineering, Fuzhou University, Fuzhou, Fujian 350108, China; 2. Engineering Research Center of Geological Engineering, Fuzhou University, Fuzhou, Fujian 350108, China
  • Received:2021-07-07 Revised:2021-08-24 Online:2022-04-15 Published:2022-04-16
  • Supported by:
    This work was supported by the Research Project of CCCC Second Highway Engineering Bureau (X0110002-JSFW-2021-0012) and the Student Research Training Program of Fuzhou University (S202010386066).

摘要: 为改良淤泥固化土力学特性,提高其变形稳定性,提出采用以水泥?矿渣?粉煤灰?石膏(CSFG, cement-slag-flyash-gypsum)为材料的新型环保固化剂,协同纤维加筋(FR)作用改良淤泥固化土。通过开展无侧限抗压试验和渗透试验,对比分析了不同CSFG掺量(10%、20%、30%)、不同纤维长度(0、3、6、12 mm)和纤维掺量(0%、0.2%、0.4%、0.8%)对试样力学性能和渗透性能的影响。此外,通过X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)和核磁共振试验(NMR)分析了CSFG-FR协同作用的微观机制,讨论了其协同作用机制。得到如下主要结论:CSFG-FR试样的力学性能有较为显著的提升,破坏模式从脆性破坏转变为韧性破坏,变形性能也得到改善,但渗透性能改良效果不明显;CSFG-FR中的纤维存在临界掺量(0.4%),当纤维小于临界掺量时发挥积极作用,超过时则会产生反作用;纤维通过形成三维纤维网络,促进水化物分布,引导水化物在其表面附着生长而发挥CSFG-FR协同作用,最佳纤维掺量为0.4%,最佳纤维长度为12 mm。

关键词: 淤泥固化, 纤维加筋, CSFG固化剂, 固化机制, 工程特性

Abstract: To improve the mechanical properties and deformation stability of stabilized sludge, a new type of eco-friendly curing agent with cement, slag, fly-ash and gypsum (CSFG) as materials and fiber reinforcement (FR) is developed. Through the unconfined compression test and permeability test, the effects of different CSFG contents (10%, 20%, 30%), different fiber lengths (0, 3, 6, 12 mm), and different fiber contents (0%, 0.2%, 0.4%, 0.8%) on the mechanical properties and permeability of the samples are compared and further analyzed. In addition, the micro mechanism of the CSFG-FR synergistic effect is analyzed and explored by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and nuclear magnetic resonance (NMR). The main conclusions are as follows: (1) The mechanical properties of CSFG-FR stabilized samples are significantly improved, and the failure mode has changed from brittle failure to ductile failure. Moreover, the deformation properties are improved, while the improvement effect of permeability is inapparent. (2) The fiber has a critical content (0.4%), which plays a positive role on properties improvement when the fiber is less than the critical content and have a side effect by contrary when it exceeds the critical content. (3) Through forming a three-dimensional fiber network, the fiber can promote the distribution of hydrate and guide the hydrate to adhere to its surface, thus exerting the synergistic effect of CSFG-FR. The optimal fiber content is 0.4% and the optimal fiber length is 12 mm.

Key words: sludge stabilization, fiber reinforcement, CSFG curing agent, curing mechanism, engineering properties

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