赤泥-粉煤灰地質聚合物力學性能及擋土墻應用研究.pdf

1、赤泥、粉煤灰是公認的固體廢棄物，排放量極大。由于堆載、排放問題對環(huán)境造成嚴重污染，因此其資源化利用始終受到人們的密切關注。本文以赤泥、粉煤灰為基本原料制備地質聚合物，并在室內對其開展土工試驗、測試其物理力學參數(shù)的基礎上，根據(jù)其強度特征，結合有限元數(shù)值模擬，分析其作為擋土墻填料的工程應用效果，以期借助該類地質聚合物在巖土工程中的應用，拓展赤泥、粉煤灰資源化利用的途徑和增大其處理利用量。論文取得的成果及認識如下：
　　1、物理及化學分

2、析測定表明，實驗所用赤泥中化學組分以Al2O3、SiO2、Fe2O3為主，三種物質的總含量超過70％；粉煤灰以Al2O3、SiO2、Fe2O3及CaO為主，四種物質的總含量超過85%；赤泥、粉煤灰自重均較輕，低于粘性土、砂性土。其中，赤泥的干密度為0.6g/cm3，粉煤灰的干密度為0.98g/cm3；粒度篩分結果表明赤泥中60%的顆粒粒徑小于0.32mm,10%的顆粒粒徑小于0.08mm,粉煤灰中60%的顆粒粒徑小于0.065mm,10

3、%的顆粒粒徑小于0.005mm；
　　2、對赤泥、粉煤灰、硅膠及黃土為原料制作的地質聚合物試樣，進行擊實試驗結果表明，各配比組最優(yōu)含水率隨最大干密度的增大出現(xiàn)先增大后減小的特征，且在粉煤灰/赤泥為1:3配比組中，試樣具有較好的擊實性，各試樣最優(yōu)含水率分別為21.3%，22.9%，26.7%，25.8%；
　　3、將最優(yōu)含水率條件下制做的地質聚合物試樣，通過室內直剪實驗測試了原料成分配比、硅膠含量對其抗剪強度的影響。結果表明，

4、力學性能最佳的配比條件是：赤泥：粉煤灰：黃土為15:45:40，硅膠的摻入量為12%（含水率22.9%）；在上述配比條件下試樣的力學強度隨養(yǎng)護齡期的延長而增強，并在28d養(yǎng)護齡期之后仍有繼續(xù)增強的趨勢，其中，硅膠對其后期強度的增長起主導作用；
　　4、對最佳配比條件下制作的地質聚合物，通過室內三軸壓縮實驗表明，隨著圍壓增大，其彈性模量增大，養(yǎng)護齡期延長，其壓縮性能減??；且在養(yǎng)護齡期為28d、圍壓為150kpa時的割線彈性模量最大可

5、達30.3MPa；
　　5、以砂性土、黃土及上述制備的地質聚合物分別作擋土墻填料，分別計算了同等條件下三類擋土墻的穩(wěn)定性，結果表明赤泥-粉煤灰地質聚合物的最大基底壓力最小、抗滑動穩(wěn)定性最好、抗傾覆能力最高，用于擋土墻時優(yōu)勢明顯；
　　6、以細粒砂土、加土粉煤灰及赤泥-粉煤灰地質聚合物分別作擋土墻填料，通過FLAC3D程序對擋土墻工程實例做了數(shù)值模擬，分析計算了同等條件下三種填料擋土墻的穩(wěn)定性，結果表明赤泥-粉煤灰地質聚合物用