水泥作为一种改良材料,被广泛应用于污染土的改良之中[1–4]。将水泥掺入污染土中后,水泥会与土中的水发生水化反应,反应后形成的水化产物会与土颗粒间形成有效连接,使土颗粒黏结在一起,形成较大的团块,从而使土样的强度得到提高。当改良后的污染土满足承载力和强度要求时,可作为道路基层的填料进行回填,从而实现污染土的重新利用。目前,国内外学者对水泥改良污染土的强度预测方法已经开展了深入的研究[5],但研究的污染源局限于重金属,化学药剂等,鲜有对于水泥改良洗衣粉污染土及强度预测方法的研究报道。

本文采用室内试验研究的办法,研究了不同水泥掺量的洗衣粉污染土 CBR(加州承载比)值变化规律和不同的水泥掺量、不同洗衣粉含量及不同养护龄期条件下,土样改良后的无侧限抗压强度变化规律。进而分析水泥掺量、洗衣粉含量及龄期对水泥改良洗衣粉污染土无侧限抗压强度的影响。并推导出了水泥改良洗衣粉污染土的强度预测公式,可为实际工程应用提供依据。

(5)插图、表格：图、表须精选，每文插图一般不少于4幅，表格不少于2个。插图力求主题突出、美观清晰(单栏宽为80mm,通栏宽为150mm,高不得超过220mm,字体为6号左右，分辨率不低于500dpi)，本刊为彩色印刷，插图内不同的内容可以用颜色来区分，也可以用不同的花纹来标识，图例统一放在图的下方，用序号表示，图例说明列在图例下面。图中文字使用中文、宋体，文字符号应与文章内文对应，并使用线划比例尺，引用他人插图要注明来源。表格尽量采用三线表，表格中的数据，要注明测试者、测试方法、实验条件、测试精度、误差范围、测试年份及资料来源等。

1 试验概况

1.1 试验材料

本文将以益娄高速桃江段黏性土为研究对象,取土深度距地表1 m左右。土体呈灰褐色,具有较强的黏性。根据《公路土工试验规程》进行基本物理力学试验[6],得到土样的基本物理特性指标为: 土体液限 56%,属于高液限黏土; 塑限 33.7%; 塑性指数 26.3; 最大干密度 1.89 g·cm−3; 最佳含水率 24%;CBR值30%; 无侧限抗压强度为0.56 MPa。

2 结果与分析

2.1 CBR试验

试验方法执行《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中的T0134-1993。工程中采用CBR值来评定土基材料承载能力和土基抵抗变形能力[7]。考虑洗衣粉污染土最不利情况下的改良效果研究[8],本试验中洗衣粉含量选择为24 g/kg(洗衣粉与干土的比值为洗衣粉的含量),采用 96%的压实度制作试样,水泥掺量分别为0%、8%、10%、12%和14%。试样制成后在温度(20 ± 2) ℃、相对湿度95%以上的标准养护室浸水96 h后进行试验。为保证试验结果的可靠性,每组试验做3个平行试件,试验结果如图1所示。

由图3可知,参数b可以作为评价洗衣粉含量对水泥改良洗衣粉污染土强度影响的指标。

由图1可知,加水泥进行改良后,试样的CBR值随着水泥掺量的增加而呈现不断增加的趋势。CBR值由10%增加到了79%,说明水泥的加入使试样的强度得到了增加。当水泥含量小于10%时,水泥改良的效果比较明显,CBR值增长比较快,由10%增加到70%。当水泥掺量超过10%时,CBR值增长比较缓慢,由70%增加到79%。10%掺量的水泥就能够对洗衣粉污染土的CBR产生很大提高。由此可见,如果从CBR评价水泥改良效果,水泥掺量在10%时最佳。

  

图1 不同水泥掺量土样CBR值变化

2.2 水泥掺量对土样无侧限抗压强度的影响

式(3)适用于28 d龄期内任一相同龄期时水泥改良洗衣粉污染试样的强度预测。通过式(3)计算水泥掺量为 10%、12%、14%时,不同洗衣粉含量、不同龄期对应的污染土样的预测强度 qu,p,将实验得到的无侧限抗压强度值作为已知强度qu,R,二者相关结果如图4所示。由图4可知,预测强度与实测强度十分接近,因此,根据式(3)推测的另一龄期或另一水泥掺量下的强度值,可作为指导施工的参考。

(1) 洗衣粉的存在使土样的CBR值减小,加入水泥进行改良后污染土样的CBR值变大,且随着水泥掺量的增加而呈现不断增加的趋势。在水泥掺量由0%增加到14%时,CBR值由10%增加79%,且改良后的CBR值满足作为填料强度的要求。说明水泥对洗衣粉污染土的CBR改良是可行的。

 

在其他条件相同的前提下,两个不同水泥掺量试样的无侧限抗压强度比值与水泥掺量比呈幂函数关系[10]。一般情况下,水泥土的强度随着水泥的增加而增加,并且在工程运用中,可视为直线关系[11]。本文为了探讨与水泥掺量、洗衣粉含量相关的水泥改良洗衣粉污染土的强度预测方法,对7、14、28 d龄期的试样按照不同洗衣粉含量、不同水泥掺量进行类比分析。tw/tk表示所需研究的水泥掺量(tw)与特定水泥掺量(tk)的比值,qu, tw/qu, tk为对应的不同龄期强度比。则二者的关系可表示为

  

图2 水泥改良洗衣粉污染土无侧限抗压强度随龄期变化

2.3 水泥掺量、洗衣粉含量相关的强度预测方法

对比7、14、28 d龄期洗衣粉污染土的无侧限抗压强度可知,任一龄期下的无侧限抗压强度值,洗衣粉含量较高的总是要小于洗衣粉含量较低的,这说明,洗衣粉对水泥的改良有着抑制作用。低含量的洗衣粉对土样的早期强度影响较小,随着龄期增加,长期强度与改良未污染土接近;当土中洗衣粉含量增加时,试样的早期强度和长期强度发展均较为缓慢,这与文献[9]的研究结果一致。

 

本文分别探讨了不同水泥掺量下,土体的CBR值变化规律,以及不同洗衣粉含量、不同水泥掺量和不同养护龄期条件下土体的无侧限抗压强度变化规律,主要试验结论叙述如下。

 

表1 不同龄期下的拟合参数

  

洗衣粉含量/(g·k g−1) a b a b a b T = 7 d T = 14 d T = 28 d 0 0.989 0.533 0.972 0.539 0.989 0.5763 0.993 0.802 0.946 0.811 0.911 0.7266 0.952 1.00 0.950 0.819 0.986 0.88212 0.969 0.898 0.986 0.894 0.981 0.95124 1.005 0.431 1.055 0.452 1.016 0.482

由表1可知,拟合参数 a ≈ 1,拟合参数 b与洗衣粉含量有关,通过对洗衣粉含量和 b的数据研究发现,洗衣粉含量与b以e为底的对数有着良好的多项式相关关系。假设函数b(m)(m为洗衣粉含量)表示为洗衣粉含量对试样强度的影响。通过对不同水泥掺量时的m与lnb的关系进行回归分析得到图3。函数b(m)可表示为

 

老金和那个年轻人对视了一下，老金就对柳红说，那就先这样吧，有什么事我们还会去找你的，希望你能配合我们的工作。柳红愣了愣，不敢相信地问老金，我可以走了吗？老金说可以，走吧。柳红就冲下楼去，边跑边喊爸，我在这儿。

将a = 1,式(2)代入式(1),得到某洗衣粉含量下,根据已知低水泥掺量tk对应的强度qu,tk来预测高水泥掺量tw对应的强度qu,tw的强度经验公式为

 

无侧限抗压强度试验中,污染土洗衣粉含量分别为0、3、6、12及24 g/kg,水泥掺量分别为0%、8%、10%、12%及14%,养护龄期分别为7、14及28 d。试验结果如图2所示。图2给出了7、14、28 d龄期的洗衣粉污染土样无侧限抗压强度及水泥掺量之间的关系。从图2可以看出: 无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加呈现增加趋势; 在不同养护龄期下,水泥对污染土样无侧限抗压强度的改良效果规律类似。

  

图3 参数lnb与洗衣粉含量的关系

  

图4 实测强度与预测强度的比较

3 结语

式(1)中,a、b为拟合参数,tw ≠ 0(公式不适用未污染土)。本文以k = 8%基准掺灰率,所以本文中tk为8%,qu,tk为8%掺灰率下对应龄期的无侧限抗压强度值。参数a和b可通过下述方法获得: 首先求得实测的强度比(qu,tw/qu,tk)和掺量比(tw/tk),此时式(1)中tw为10%,12%,qu,tw表示水泥掺量为10%或12%时的无侧限抗压强度值; 然后对不同洗衣粉含量和不同龄期的实测强度比值进行拟合,得到相应的a,b值。拟合结果如表1所示。

对于洗衣粉污染试验土样而言,不同含量洗衣粉污染试验土样的无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加均得到提高。由图2(c)可知,当洗衣粉含量为3 g/kg时,水泥的改良效果优于洗衣粉含量较高的,且水泥掺量为8%时,无侧限抗压强度值为0.7 MPa,高于美国的修复标准0.35 MPa。说明使用水泥改良洗衣粉污染土能够达到工程运用的效果。

(2) 洗衣粉的存在使无侧限抗压强度降低,在7、14、28 d龄期下,洗衣粉污染土的无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加都呈现增加趋势,且改良后的强度值都达到了工程运用的标准,说明水泥对洗衣粉污染土的无侧限抗压强度的改良是可行的。

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(3) 通过对试验数据的分析拟合得到了不同水泥掺量,不同洗衣粉含量及不同龄期下无侧限抗压强度的预测公式。并对公式计算的强度和试验得到的强度进行了对比,二者吻合较好。

饲料的保质期受饲料水分含量影响很大，但其中水分的存在状态也很关键，自由水含量较高的饲料更容易变质[6]，保存期更短，草料的内部结构使其在制粒加工过程中与调质水不易结合，使生产出的颗粒饲料中自由水含量较高，且冷却过程中不易散发，使用水或蒸汽调质生产的羊全混合颗粒饲料保存期很短。而不含草料的配合颗粒饲料加工过程中较高的淀粉在制粒过程中可与调质水分部分结合，且冷却中水分散失相对容易，故饲料保存期较长。

(4) 根据实验数据及从经济角度综合分析,水泥改良洗衣粉污染土水泥最佳掺量值为10%。

The trajectory parameter equation is in the following

参考文献:

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[2]张少华,李熠,寇晓辉,等. 水泥固化锌污染土电阻率与强度特性研究[J]. 岩土力学,2015,36(10): 2899–2906.

[3]魏明俐,杜延军,张帆. 水泥固化/稳定锌污染土的强度和变形特性试验研究[J]. 岩土力学,2011,32(z2): 306–312.

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