岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 123-132.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0788

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

矿渣+粉煤灰+聚丙烯酰胺固化硫酸盐渍土的物理力学性能

张荣1, 2,卢正1, 3,刘杰4,赵阳1, 4,冯一诺1, 2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学,北京 100049; 3. 环境岩土工程湖北省重点实验室,湖北 武汉 430071;4. 新疆交通规划勘察设计研究院有限公司,新疆 乌鲁木齐 830006
  • 收稿日期:2023-06-12 接受日期:2023-08-02 出版日期:2024-09-18 发布日期:2024-09-19
  • 通讯作者: 卢正,男,1982年生,博士,研究员,主要从事土力学及路基工程方面的研究工作。E-mail: zlu@whrsm.ac.cn
  • 作者简介:张荣,男,1996年生,硕士研究生,主要从事盐渍土路基长期性能保障方面的研究工作。E-mail: zhangrong21@mails.ucas.ac.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No.42077261,No.42077262);2022年度交通运输行业科技项目(2022-ZD-017);新疆交通设计院科研基金项目(KY2022042504)。

Physical and mechanical properties of saline soil stabilized by combined slag, fly ash and polyacrylamide

ZHANG Rong1, 2, LU Zheng1, 3, LIU Jie4, ZHAO Yang1, 4, FENG Yi-nuo1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Science, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Hubei Key Laboratory of Geo-Environmental Engineering, Wuhan, Hubei 430071, China; 4. Xinjiang Transportation Planning Survey and Design Institute Co., Ltd., Urumqi, Xinjiang 830006, China
  • Received:2023-06-12 Accepted:2023-08-02 Online:2024-09-18 Published:2024-09-19
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (42077261, 42077262), 2022 Transportation Industry Science and Technology Project (2022-ZD-017) and the Research Fund Project of Xinjiang Transportation Design Institute (KY2022042504).

摘要: 硫酸盐渍土广泛分布于新疆地区,其盐胀性常常导致道路的开裂破坏。针对新疆地区硫酸盐渍土,采用粉煤灰+矿渣+聚丙烯酰胺(polyacrylamide,简称PAM)联合改性土的方法,通过盐胀试验、界限含水率试验、pH/总溶解固体/电导率试验、硫酸根离子浓度测试、无侧限抗压强度试验及冻融循环试验,研究了固化土的力学和物理化学性能。在此基础上,通过扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验分析了其改性机制和微观结构特征。结果表明:粉煤灰+矿渣+聚丙烯酰胺的无机有机相结合的方式不仅可以有效抑制硫酸盐渍土的盐胀量,而且可以改善盐渍土的力学性能、塑性及抗冻性。综合考虑经济性和适用性,当联合固化材料掺量达到15%,且PAM掺量为2%时最优,其抑制盐胀效果最佳;土体结构性和整体性变强,固化土7 d无侧限抗压强度达到993 kPa,相较天然土提高了3倍;土体抗冻融性得到明显的改善。

关键词: 硫酸盐渍土, 粉煤灰, 矿渣, 聚丙烯酰胺, 固化土

Abstract: Sulfate saline soils are widely distributed in Xinjiang, where salt expansion often leads to road cracking and damage. This study investigated the effectiveness of a method that combines fly ash, slag, and polyacrylamide (PAM) in treating saline soils. Various tests, including salt expansion, boundary moisture content, pH, total dissolved solids (TDS), electrical conductivity (EC), sulfate ion concentration, unconfined compressive strength, and freeze-thaw cycle tests, were conducted to evaluate the mechanical and physicochemical properties of the solidified soil. Moreover, scanning electron microscopy (SEM) was utilized to explore the enhancement mechanism and microscopic features. The results indicate that the inorganic-organic combination of fly ash, slag, and polyacrylamide effectively suppresses salt expansion in sulfate saline soil, enhancing its mechanical properties, plasticity, and frost resistance. Considering economic feasibility and practicality, the optimal ratio was determined: a mixture of fly ash, slag, and PAM at 15%, with PAM at 2%. Under these conditions, the treatment exhibits the most efficient inhibition of salt expansion and improves structural integrity. The 7-day unconfined compressive strength of the treated soil reaches 993 kPa, three times higher than that of natural soil. Additionally, the soil demonstrates a significant enhancement in freeze-thaw resistance.

Key words: sulphate soil, fly ash, slag, polyacrylamide, stabilized soil

中图分类号: TU411
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