钢渣固化土的性能研究及其固化机理的解耦分析

• Published in: 功能材料 Vol. 53; no. 10; pp. 10167 - 10179
• Main Authors: 张亚军, 杨寅, 陈潇
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070 30.10.2022; 山西路桥建设集团有限公司,太原 030006%武汉理工大学 材料科学与工程学院,武汉 430070%武汉理工大学 材料科学与工程学院,武汉 430070
• Subjects: 道路工程; 钢渣; 微观特性; 解耦分析; 固化机理; 土
• ISSN: 1001-9731
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9731.2022.10.022

U416.1+11; 钢渣颗粒硬度大、模量高,具有一定胶凝活性,可作为固化土壤材料.对当前钢渣对土壤力学性能影响规律及其作用机理尚不明确的问题,研究了钢渣掺量、钢渣粒级对土壤的加州承载比(CBR)值、吸水量、膨胀率、抗压强度的影响规律,通过解耦计算钢渣对土壤改性的综合、物理及化学效应指数,阐述钢渣对土壤的固化机理.此外,采用XRD、IR、SEM-EDS微观测试手段,揭示钢渣对土壤化学改性的作用机理.结果表明,钢渣对土壤具有显著的物理和化学改性效应,土壤的力学性能随着钢渣掺量的增大而改善,随着钢渣粒级的增大而减弱.掺量为8％时,0～0.6 mm钢渣对土壤的固化效果显著,其CBR值与无侧限抗压强度(UCS)较素土分别提高了1014.4％和180.0％,吸水量和膨胀率分别降低了53.0％和45.4％.解耦分析表明钢渣对土壤的改性效应是由物理和化学改性效应综合影响的,其中物理改性效应远弱于化学改性效应,化学改性效应占钢渣综合改性效应的主导地位.0～0.6 mm钢渣的4 d化学改性作用贡献权值可达72.2％,而物理改性作用贡献权值仅为27.8％.此外,随着龄期增加,化学改性作用贡献权值进一步提高.0～0.6 mm钢渣的28和90 d化学改性作用贡献权值分别增加至78.7％和86.3％.微观测试结果表明钢渣掺入土壤后发生了水化反应和离子交换反应.在XRD测试结果中可以发现C—S—H峰,在IR测试结果中可以观察到Al3+阳离子配位的振动峰的增强.从SEM测试结果中可以看到絮状的C—S—H凝胶状物质,孔隙数量较素土明显减少,结构变得更加密实,与宏观力学性能相符.