岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 2917-2937.doi: 10.16285/j.rsm.2025.1004CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.1004
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闵一凡1,幸金权1, 2, 3,赵程1, 2, 3,牛佳伦1, 2,俞松波1, 2,姜海西4
MIN Yi-fan1, XING Jin-quan1, 2, 3, ZHAO Cheng1, 2, 3, NIU Jia-lun1, 2, YU Song-bo1, 2, JIANG Hai-xi4
摘要: 为解决软土地区地下工程开发中的淤泥废渣问题,采用固体碱激发的矿渣−粉煤灰基地聚合物材料,对含水率为80%的淤泥进行固化处理,并将其转化为再生细骨料。首先从宏观尺度评估了先驱剂比例、掺量、固体硅酸钠模数、碱激发剂掺量及水灰比等地聚合物关键配比参数对再生细骨料的孔隙分布、连通性及颗粒堆积性能的影响,为其工程轻量化应用提供理论依据;进一步通过落锤冲击试验,分析上述配比参数对再生细骨料填料体冲击破碎特性的影响,包括冲击后的颗粒级配演化、分形维数及相对破碎指数的变化规律;最后,借助扫描电子显微镜与能量色散X射线光谱对再生细骨料单颗粒的微观形貌及化学成分进行表征,从微观尺度揭示不同地聚合物配比对再生细骨料冲击破碎特性的调控机制,并建立宏观性能与微观结构之间的跨尺度关联。研究结果表明:所有试验配比下再生细骨料填料体的堆积密度均低于1 200 kg/m3,满足防护缓冲垫层的轻质化要求。然而,不同配比的再生细骨料在基础物理性质及冲击破碎特性上表现出显著差异,这种差异主要受地聚合凝胶生成类型与孔结构形态分布控制。采用90%矿渣与10%粉煤灰组成的先驱剂(掺量为30%)、模数为0.8的固体硅酸钠及15.85%的碱激发剂掺量,以干粉混合方式直接固化含水率为80%的淤泥,可制备出基础物理性能良好且抗冲击破碎能力优异的再生细骨料。研究结果可为地下结构防护与缓冲垫层提供潜在的颗粒材料,同时有助于推动淤泥资源的高附加值利用,具有重要的工程应用价值与环境效益。
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