磷石膏基团粒调控固化淤泥的物理力学性能 被引量：1

1

作者 谈云志 吴仙桥 +3 位作者 吴军 明华军 王冲 肖宇 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1667-1677,共11页

淤泥颗粒细腻、含水率高,固化强度主要由胶结强度提供,摩擦强度不高。以磷石膏、矿渣和生石灰为原料,制备磷石膏基团粒,再协同水泥固化淤泥,评价了固化淤泥的物理力学性能。结果表明,磷石膏基团粒的吸水率为13.4%,可以局部分离淤泥中的... 淤泥颗粒细腻、含水率高,固化强度主要由胶结强度提供,摩擦强度不高。以磷石膏、矿渣和生石灰为原料,制备磷石膏基团粒,再协同水泥固化淤泥,评价了固化淤泥的物理力学性能。结果表明,磷石膏基团粒的吸水率为13.4%,可以局部分离淤泥中的自由水,提升水泥的固化效果;压实成团后,磷石膏中的可溶磷(氟)浸出浓度均显著低于原状磷石膏的对应浸出浓度,且均低于地表III类水的排放标准(P浸出浓度≤0.2 mg/L,F浸出浓度≤1.0 mg/L),满足环保要求;磷石膏基团粒(粒径d≤5 mm)均匀分布于淤泥中,发挥骨架效应,明显提升固化淤泥强度,提升率达到22.3%,强度超过1 MPa。究其原因,团粒中的磷石膏−矿渣粉−石灰反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和针状钙矾石,C-S-H凝胶和针状钙矾石相互交织形成空间网状结构,填补了磷石膏基团粒内部孔隙和团粒−淤泥交界过渡区的孔隙,既固定了可溶磷和氟,又提升了团粒−淤泥界面过渡区的搭接能力。研究结论既为磷石膏综合利用提供参考依据,也为淤泥固化提供新方法。 展开更多

关键词 固化淤泥 磷石膏基团粒 骨架效应 界面胶结

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偏高岭土协同石灰钝化红黏土水敏性的机制 被引量：19

2

作者 谈云志 胡焱 +3 位作者 曹玲 邓永锋 明华军 沈克军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2207-2214,2282,共9页

红黏土水敏性强,添加石灰等碱性材料处治后,能获得即刻的改良效果,但由于红黏土呈弱酸性,石灰改良后其长期性能会衰减。为提高石灰稳定红黏土(简称La+L)的长期性能,添加偏高岭土(4%)协同石灰(5%)稳定红黏土(简称La+L+MK),改善其水敏性和... 红黏土水敏性强,添加石灰等碱性材料处治后,能获得即刻的改良效果,但由于红黏土呈弱酸性,石灰改良后其长期性能会衰减。为提高石灰稳定红黏土(简称La+L)的长期性能,添加偏高岭土(4%)协同石灰(5%)稳定红黏土(简称La+L+MK),改善其水敏性和酸-碱互损作用。制备8种初始含水率的压实试样(初始孔隙比相同),养护到预定时间后开展无侧限抗压强度试验,同时,测定试样的钙离子浓度、电导率和pH值。结果表明:初始含水率为26%左右时,改良土的无侧限抗压强度最高,初始含水率偏高或偏低都不利于改良土的强度增长。究其原因,试样偏干时,缺少水分,石灰水化不充分,不能形成游离态钙离子,无法进行火山灰反应,颗粒之间无法形成胶结;试样偏湿时,火山灰反应形成的胶结强度不及过量水分引起的基质吸力丧失量。试样的钙离子浓度和电导率变化规律,证实了以上原因解释的猜想。当然,添加偏高岭土后,能够显著改善偏湿状态下的石灰土强度。即使浸水饱和后,相对石灰改良土,也能够保持较高的强度,充分证明偏高岭土能够有效降低石灰土水敏性,提高其耐久性。偏高岭土直接提供了大量硅、铝氧化物,且将土体pH值降到有利于硅、铝氧化物溶解的碱性范围,加速火山灰反应,缓减或抑制石灰-红黏土的互损作用。 展开更多

关键词 偏高岭土 石灰稳定红黏土 酸-碱互损作用 水敏性 钙离子浓度

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处治红黏土团粒的表层硬化与粒间胶结效应 被引量：4

3

作者 谈云志 占少虎 +2 位作者 沈克军 左清军 明华军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期361-368,共8页

红黏土易成团,难以打散,用石灰等处治时,实际附着于团粒表面,造成内外混合不均匀。以两种团粒尺寸分布的红黏土(Dmax=5.0 mm和Dmax=0.5 mm)为研究对象,开展收缩、压缩和直接剪切等水-力特性试验,评价处治红黏土团粒表层的硬化与粒间胶... 红黏土易成团,难以打散,用石灰等处治时,实际附着于团粒表面,造成内外混合不均匀。以两种团粒尺寸分布的红黏土(Dmax=5.0 mm和Dmax=0.5 mm)为研究对象,开展收缩、压缩和直接剪切等水-力特性试验,评价处治红黏土团粒表层的硬化与粒间胶结效应。研究表明,黏土的团粒尺寸、含水率和处治方式显著影响处治效果。与仅用石灰处治方式相比,偏高岭土-石灰联合处治的方式更好,其压缩性降低、黏聚力提高且收缩性减少;不过,红黏土的团粒尺寸大小也会影响处治效果,团粒尺寸大者的水-力性能改善效果不如尺寸小者。由此推测,经过处治后,红黏土团粒表层形成了"硬壳",提高了团粒的抗压缩能力和表面粗糙度;团粒之间形成了胶结,抑制了其收缩行为,而且提高了黏聚力;但当团粒尺寸变大后,偏高岭土-石灰处治的影响范围局限于团粒表层,团粒尺寸效应削弱了偏高岭土-石灰的处治效果。 展开更多

关键词 红黏土 团粒 硬化 胶结 偏高岭土

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膨胀珍珠岩调控固化淤泥物理-力学性能的方法 被引量：3

4

作者 韩爽 谈云志 +4 位作者 杨舒涵 明华军 吴军 王冲 肖宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3324-3332,共9页

疏浚淤泥含水率高导致干化和固化成本过高。充分利用膨胀珍珠岩(expanded perlite,简称EP)的多孔吸水性,局部分离淤泥中的自由水,使其变为不均匀分布,营造泥-水分离的固化环境。试验发现,掺入EP可以有效提高固化淤泥的无侧限抗压强度(un... 疏浚淤泥含水率高导致干化和固化成本过高。充分利用膨胀珍珠岩(expanded perlite,简称EP)的多孔吸水性,局部分离淤泥中的自由水,使其变为不均匀分布,营造泥-水分离的固化环境。试验发现,掺入EP可以有效提高固化淤泥的无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,简称UCS),但其掺入方式影响固化强度的增长速率和孔隙分布特征。焖料方式最有利于提升固化效果,即把EP先掺入到淤泥中,混合24 h后再加水泥固化;养护28 d时,焖料试样的强度是直接固化试样(EP掺入后直接加水泥固化)强度的1.56倍,是仅掺入水泥固化试样强度的2.15倍,说明EP营造的局部泥-水分离环境可有效提高固化淤泥的强度。同时,水化热试验结果表明,EP促进了水泥水化作用。EP-淤泥固化土的孔隙分布曲线和表观形貌照片显示,虽然掺入EP引入了气孔,但也为水化产物提供了生长空间,使得淤泥和EP界面形成嵌入式胶结,共同构成固化土骨架。EP调控淤泥含水率属于物理方法,方便快捷,并且EP是高硅轻骨料,与淤泥相容性好,兼具环境友好性。 展开更多

关键词 高含水率淤泥 膨胀珍珠岩 泥-水分离 内养护

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石灰-红黏土互损行为与偏高岭土减损机制 被引量：11

5

作者 谈云志 占少虎 +4 位作者 胡焱 曹玲 邓永锋 明华军 沈克军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期104-112,共9页

红黏土成团现象突出,导致石灰处治红黏土时难以拌和均匀;同时,红黏土呈弱酸性,石灰与黏土会发生互损作用,最终影响处治效果。首先,从水分子与黏土矿物的电荷分布特征角度,解释了红黏土呈弱酸性的原因;然后,通过酸、碱溶液浸泡石灰处治... 红黏土成团现象突出,导致石灰处治红黏土时难以拌和均匀;同时,红黏土呈弱酸性,石灰与黏土会发生互损作用,最终影响处治效果。首先,从水分子与黏土矿物的电荷分布特征角度,解释了红黏土呈弱酸性的原因;然后,通过酸、碱溶液浸泡石灰处治红黏土,模拟石灰-红黏土的互损行为;最后,提出应用偏高岭土抑制"石灰-红黏土"互损的方法。为此,选择两种团粒尺寸的红黏土,掺入不同比例的偏高岭土和石灰,并评价其无侧限抗压强度。结果表明,与仅用石灰处治的红黏土相比,掺入偏高岭土过多或过少都不利于其强度提高,掺量为5%效果最佳,验证了偏高岭土抑制"石灰-红黏土"互损行为的可行性。偏高岭土与石灰快速反应,不仅生成了以离子键结合的硅、铝酸胶结物,还生成了以共价键结合的网状胶结物,而且后者具有明显的抗酸侵蚀能力,从而解释了偏高岭土能够减少石灰-红黏土互损的内在原因。 展开更多

关键词 偏高岭土 石灰 团粒尺寸 红黏土 强度

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处治红黏土水-力性能的团粒尺寸效应 被引量：5

6

作者 谈云志 胡焱 +2 位作者 占少虎 刘伟 明华军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2323-2329,共7页

红黏土因高黏粒含量和高含水率而易于成团,当掺入石灰或水泥处治时,会存在拌和不均的难题,进而影响处治效果。选择4组红黏土,其最大团粒尺寸D为5.0,2.0,1.0,0.5 mm。按照干质量比,偏高岭土∶石灰∶红黏土=5∶5∶90配置试样。然后,喷入... 红黏土因高黏粒含量和高含水率而易于成团,当掺入石灰或水泥处治时,会存在拌和不均的难题,进而影响处治效果。选择4组红黏土,其最大团粒尺寸D为5.0,2.0,1.0,0.5 mm。按照干质量比,偏高岭土∶石灰∶红黏土=5∶5∶90配置试样。然后,喷入蒸馏水增湿到含水率33.2%;最后,压实成型养护至预定龄期,再开展水-力性能和微观特性等试验。结果表明,随着最大团粒尺寸变大,处治红黏土线收缩率增大、无侧限抗压强度降低;但掺入偏高岭土后,相同团粒尺寸的处治土收缩性得到抑制,强度也得到提升。究其原因,红黏土团粒尺寸大,石灰只能附着在团粒的表面,仅形成团粒间的"桥接",不能形成包络状胶结;偏高岭土含有大量无定形的硅、铝氧化物,具有高"火山灰"活性,可以快速捕捉水化石灰中的钙离子,形成硅、铝酸钙等胶结物;同时,偏高岭土还充填了团粒间孔隙,二者的联合作用增强了处治红黏土的水-力性能。 展开更多

关键词 红黏土 团粒尺寸 偏高岭土 石灰 水-力性能

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石墨-膨润土缓冲材料的最优配置方法 被引量：8

7

作者 谈云志 彭帆 +2 位作者 钱芳红 孙德安 明华军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3387-3396,共10页

核废料封存到处置库后还会继续释放衰变热,需要加快热量向周边围岩消散,确保处置库处于安全运行状态。而提高缓冲层的导热性能成为解决该问题的突破口。将天然石墨粉掺入到钠基膨润土中,以期配置成导热速度快、隔离能力强的缓冲层回填... 核废料封存到处置库后还会继续释放衰变热,需要加快热量向周边围岩消散,确保处置库处于安全运行状态。而提高缓冲层的导热性能成为解决该问题的突破口。将天然石墨粉掺入到钠基膨润土中,以期配置成导热速度快、隔离能力强的缓冲层回填材料。通过开展石墨-膨润土混合物的自由膨胀率、恒体积膨胀力、饱和渗透系数和导热系数等试验,研究石墨掺入率(Rg分别为5%、10%、15%、20%、30%、40%)和不同粒径(297、150、74、44μm)对其水-力-热性能的影响规律。结果表明,掺入石墨后显著提高了膨润土的导热性能,但其提升幅度受石墨掺入率、初始含水率和初始干密度等因素影响。综合分析石墨-膨润土混合物的水-力-热性能参数,发现最优石墨掺入率处于15%~20%(质量比)范围内;相同石墨掺入率下石墨粒径为150μm或74μm时混合物的水-力性能最优。石墨-膨润土混合物压实后的孔隙分布显示,相同石墨掺入率下石墨粒径过大或者过小都易形成大孔隙。究其原因,天然鳞片状石墨呈扁平状,大部分膨润土颗(团)粒小于石墨,与石墨属于点-面接触方式。尤其是压实程度不高时,膨润土颗(团)粒和石墨接触面处存在大量的孔隙;而且石墨属于憎水性材料,对水分子的拖拽力弱,即使膨润土吸水膨胀后,水分也容易从石墨薄片表面处通过。 展开更多

关键词 石墨-膨润土 粒度 导热系数 孔隙分布

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磷石膏团粒的制备与填充效应验证

8

作者 黄琬 谈云志 +2 位作者 陈君廉 吴赤球 吕伟 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页

将磷石膏用于建筑材料的制备,是规模化消纳磷石膏的有效方式。然而,将粉末状态的磷石膏直接掺入,存在面源污染的风险。为此,提出制备以磷石膏为主要原料的压制团粒,以团粒的形式填充于胶凝材料,利用水泥胶凝团粒制备填充试样,开展抗压... 将磷石膏用于建筑材料的制备,是规模化消纳磷石膏的有效方式。然而,将粉末状态的磷石膏直接掺入,存在面源污染的风险。为此,提出制备以磷石膏为主要原料的压制团粒,以团粒的形式填充于胶凝材料,利用水泥胶凝团粒制备填充试样,开展抗压强度、磷(氟)污染物测定、孔隙结构分析、微观形貌分析等试验,验证磷石膏团粒的填充效应。结果表明,与粉末填充试样相比,团粒填充试样的强度性能更具优势,磷(氟)固定效果更佳。试样浸泡90 d后,浸泡溶液中氟离子质量浓度为0.035 mg/L,磷离子质量浓度为0.35 mg/L,均满足一级排放标准。另外,通过孔隙结构分析和微观形貌分析解释了团粒填充试样展现出的优异性能,验证了磷石膏以团粒形式填充于建筑材料中良好的填充效应。 展开更多

关键词 建筑材料 磷石膏 团粒 污染物 填充效应

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磷石膏基超硫酸盐水泥水化过程中胀缩行为研究 被引量：1

9

作者 潘正午 陈友伦 +1 位作者 吴军 谈云志 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第6期63-69,共7页

磷石膏基超硫酸盐水泥(PSSC)水化时存在体积胀缩行为,这种行为对工程建筑的稳定性是否产生不利影响尚不明确,因此明晰该行为的产生机制至关重要.为探究PSSC的胀缩机制,开展了“恒体积法”膨胀力、体积胀缩量、水化热、X射线衍射(XRD)、... 磷石膏基超硫酸盐水泥(PSSC)水化时存在体积胀缩行为,这种行为对工程建筑的稳定性是否产生不利影响尚不明确,因此明晰该行为的产生机制至关重要.为探究PSSC的胀缩机制,开展了“恒体积法”膨胀力、体积胀缩量、水化热、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)试验,研究水化热、失水率、各水化产物的含量、水化物的晶体形态对体积胀缩的影响;通过汞孔隙法(MIP)进一步揭示胀缩行为对结构孔隙的影响.结果表明:水化前期,水化温度急剧上升,水化产物中钙矾石呈放射状生长,引起PSSC迅速膨胀;水化中期,PSSC的膨胀速率随着钙矾石生成速率的减缓而降低;水化后期,PSSC体系的持续失水导致其体积略有回缩.MIP结果进一步证明,胀缩行为使得孔隙结构更加密实. 展开更多

关键词 超硫酸盐水泥 磷石膏 水化产物 膨胀 钙矾石 晶体形态

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磷石膏-膨润土-水泥团粒的制备方法 被引量：2

10

作者 宋紫阳 陈君廉 +1 位作者 吴赤球 谈云志 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第6期89-94,共6页

为实现磷石膏的资源化利用,选择膨润土和水泥作为添加剂,以实现吸附和固化磷石膏中磷、氟污染物的目标.将磷石膏-膨润土-水泥粉料混合物(质量比86.5∶8.5∶5)压制成团粒,经过恒温恒湿养护硬化.通过观察团粒养护过程中的成型情况,验证造... 为实现磷石膏的资源化利用,选择膨润土和水泥作为添加剂,以实现吸附和固化磷石膏中磷、氟污染物的目标.将磷石膏-膨润土-水泥粉料混合物(质量比86.5∶8.5∶5)压制成团粒,经过恒温恒湿养护硬化.通过观察团粒养护过程中的成型情况,验证造粒方法的可行性;以团粒的横向、纵向抗压强度值表征其力学特性;比较团粒浸水后其磷、氟污染物释放浓度,评估团粒固持磷、氟的效果.结果表明:造粒工艺既提升了磷石膏-膨润土-水泥体系的物理-力学性能,又固化了磷石膏中磷、氟污染物.成型的磷石膏-膨润土-水泥复合团粒为暗灰色,平均直径为8.0 mm,药丸状.团粒的单粒抗压强度为4.75 MPa,软化系数0.78.且制备成团粒后,对比粉料状态,对于磷、氟污染物的固化效率提升幅度高达80%. 展开更多

关键词 磷石膏 膨润土 团粒 水化 固化

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水泥增强磷石膏-膨润土强度及污染物固定的验证

11

作者 黄琬 谈云志 +2 位作者 陈君廉 吴赤球 吕伟 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期50-56,共7页

膨润土作为磷石膏吸附剂,具有较好的磷(氟)固定效果,但其混合物作为道路填筑材料时,通常无法满足力学性能要求,为探究水泥能否提高磷石膏-膨润土混合物的力学性能,以及能否协同膨润土固定磷石膏中的磷(氟)污染物,制备了掺水泥、不掺水... 膨润土作为磷石膏吸附剂,具有较好的磷(氟)固定效果,但其混合物作为道路填筑材料时,通常无法满足力学性能要求,为探究水泥能否提高磷石膏-膨润土混合物的力学性能,以及能否协同膨润土固定磷石膏中的磷(氟)污染物,制备了掺水泥、不掺水泥以及不同掺量水泥的混合料,压制试样,并分别进行雨水淋滤模拟试验和无侧限抗压强度测试.结果表明:掺加水泥后,试样的无侧限抗压强度以及磷(氟)污染物固定效果均有所提高,在同一养护期下,水泥添加量越多,试样无侧限抗压强度越高,磷(氟)污染物固定效果越好,添加量达到5%时,试样的无侧限抗压强度可达到5.31 MPa,满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034—2000)中的要求.本文探究结果成功验证了水泥增强磷石膏-膨润土混合物强度性能及其磷(氟)污染物固定效果的可行性,为磷石膏在道路填筑材料的应用提供了一定的参考价值. 展开更多

关键词 水泥 磷石膏 膨润土 磷(氟)污染物 无侧限抗压强度

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