【摘要】：在制鋁工業(yè)中,生產(chǎn)氧化鋁會(huì)排出大量污染性廢渣-赤泥,其排放量大,但消耗量較小,因而造成了赤泥的大量堆存。這不僅占用土地資源,還會(huì)引起土壤、水體和大氣的污染。而赤泥的資源化利用可以解決以上的問(wèn)題。赤泥材料呈紅褐色,含有SiO_2、Al_2O_3等成分,能在水中凝結(jié)堆積,且具有吸附性和膠凝性。而石灰土具有良好的板體性,但其溫縮、干縮特性較為顯著,容易導(dǎo)致土體開(kāi)裂。通過(guò)將赤泥與石灰土按比例配置成固化土混合料,可以用于改善建筑基礎(chǔ)及路、地面墊層的性能,能夠達(dá)到赤泥的資源化利用,并提高石灰土的強(qiáng)度和工程性能。因此在本試驗(yàn)中利用赤泥來(lái)改良石灰土,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試固化土體的抗剪強(qiáng)度、復(fù)電阻率參數(shù)、滲透系數(shù)等基本力學(xué)性能指標(biāo);同時(shí)研究了赤泥-石灰土混合料的固化效果及其機(jī)理。通過(guò)直接剪切試驗(yàn)并結(jié)合無(wú)損的復(fù)電阻率測(cè)試方法,得到改良土體剪應(yīng)力與位移、剪應(yīng)力與應(yīng)變的變化關(guān)系,分析了赤泥含量、試樣垂直壓力、養(yǎng)護(hù)齡期等因素對(duì)固化土抗剪強(qiáng)度的影響,并獲取復(fù)電阻率參數(shù)的變化情況,建立抗剪強(qiáng)度-復(fù)電阻率幅值的相關(guān)的關(guān)系式。通過(guò)滲透試驗(yàn),揭示赤泥含量、固化土體初始含水率、孔隙比、養(yǎng)護(hù)齡期等試驗(yàn)條件對(duì)滲透系數(shù)的影響情況,建立相關(guān)變化率的關(guān)系式。得到了以下結(jié)果:(1)直接剪切試驗(yàn)中,剪應(yīng)力隨剪切位移的增加而增大,其變化速率呈現(xiàn)出慢-快-慢的增長(zhǎng)趨勢(shì),其中在剪應(yīng)力快速增長(zhǎng)階段中,剪應(yīng)力-剪切位移間的變化曲線(xiàn)呈近似線(xiàn)性增長(zhǎng)的方式;隨著應(yīng)變的增加,剪應(yīng)力逐漸增大;赤泥含量增加時(shí),赤泥-石灰固化土的抗剪強(qiáng)度先增大后減小。當(dāng)赤泥在摻入量為42%~48%時(shí),試樣的強(qiáng)度較高;垂直壓力加大時(shí),抗剪強(qiáng)度線(xiàn)性增加;對(duì)試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù),有利于提高土體的抗剪強(qiáng)度,增強(qiáng)土體的固化性能。(2)電流頻率的變化會(huì)影響試樣的復(fù)電阻率幅值和相角等電參數(shù)值。隨著電流頻率的增大,試樣復(fù)電阻率幅值逐漸減小,幅度先快后慢;相角值先增大后減小,其絕對(duì)值呈“U”形變化趨勢(shì)。綜合考慮,試驗(yàn)中選取50kHz電流頻率條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;試驗(yàn)過(guò)程中,復(fù)電阻率幅值隨剪切面的相互錯(cuò)動(dòng)而增大。(3)隨著試樣中赤泥含量和所受垂直壓力的增大,復(fù)電阻率幅值均呈線(xiàn)性減小趨勢(shì),固化土體中可移動(dòng)離子的數(shù)量和孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng),復(fù)電阻率幅值成對(duì)數(shù)增加,其增速在養(yǎng)護(hù)后期逐漸減緩;通過(guò)測(cè)試其剪切過(guò)程中復(fù)電阻率參數(shù)的變化,可以無(wú)損地反映土體的受剪變形情況。復(fù)電阻率幅值-養(yǎng)護(hù)齡期的變化趨勢(shì),反映了赤泥-石灰固化土體系的內(nèi)部反應(yīng)完成程度。(4)赤泥的摻入可改善石灰土易崩裂破壞的缺點(diǎn),有利于加強(qiáng)其抗?jié)B能力。固化土的滲透系數(shù)隨著所摻入赤泥含量的增加而逐漸減小;在土體體系密實(shí)度高的狀態(tài)下,以最優(yōu)含水率進(jìn)行試樣配置時(shí),固化土取得的抗?jié)B效果最好;試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)孔隙比的增大對(duì)滲透系數(shù)的影響較大;試樣滲透系數(shù)隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)而減小。(5)根據(jù)直接剪切試驗(yàn)和滲透試驗(yàn)的結(jié)果,綜合固化土體的基本力學(xué)性能指標(biāo)參數(shù)和實(shí)現(xiàn)赤泥的規(guī)模化利用,建議赤泥的含量為42%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU41;X758

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