土體固化劑——材料·作用機(jī)理·應(yīng)用
本書基于作者研究成果及目前土體固化劑發(fā)展現(xiàn)狀，以土體固化劑的種類為主線，系統(tǒng)闡述了各種土體固化劑的原材料來源、制備過程、生命周期評價、作用機(jī)理及其在土體加固、廢土材料化、污染土修復(fù)、止水防滲和防水堵漏等方面的應(yīng)用。涉及的土體固化劑包括水泥類、石灰類、水玻璃類、磷酸鹽類、堿激發(fā)類、鎂質(zhì)、離子土類、環(huán)氧樹脂類、丙烯酰胺類、聚氨酯類、無機(jī)無機(jī)復(fù)合類、無機(jī)有機(jī)復(fù)合類、生物酶類、生物菌類等。
本書可供從事巖土工程和環(huán)境工程及相關(guān)專業(yè)的科技人員、管理人員及相關(guān)專業(yè)學(xué)生閱讀和參考。
武亞磊，中國海洋大學(xué)博士，主要研究方向：固廢資源化利用及水泥基材料的應(yīng)用研究。
楊俊杰，中國海洋大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。國際土力學(xué)及巖土工程協(xié)會（國際土協(xié)）會員、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會環(huán)境巖土工程分會理事、中國土木工程學(xué)會土力學(xué)與巖土工程分會土的本構(gòu)關(guān)系及強(qiáng)度理論專業(yè)委員會委員。主要研究方向有：軟基處理、土工結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性評價、離心模型試驗、加筋土的基本性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性分析、各種工業(yè)固體廢物在巖土工程中的應(yīng)用、生態(tài)邊坡工程、極限分析上限法在巖土工程中的應(yīng)用。
0 緒論
1 水泥類固化劑
1.1 概述 5
1.1.1 原材料 5
1.1.2 生產(chǎn)過程與生命周期評價 8
1.1.3 反應(yīng)機(jī)理與微觀表征 13
1.2 水泥與土中成分的作用機(jī)理 32
1.2.1 水泥與礦物的作用機(jī)理及固化模型 32
1.2.2 水泥與水溶鹽的作用機(jī)理 37
1.2.3 水泥與酸堿成分的作用機(jī)理 39
1.2.4 水泥與污染成分的作用機(jī)理 40
1.2.5 水泥與有機(jī)質(zhì)的作用機(jī)理 44
1.2.6 小結(jié) 46
1.3 固化土 46
1.3.1 強(qiáng)度與變形 47
1.3.2 滲透特性 61
1.3.3 劣化特性與耐久性 62
1.3.4 微觀特性 63
1.3.5 固化機(jī)理 65
1.4 半固化土 65
1.4.1 半固化土室內(nèi)模擬試驗方法 66
1.4.2 廢土與固化劑拌和試驗 67
1.4.3 半固化土的擊實與性能試驗 68
1.4.4 固化劑摻量界限范圍的確定 72
1.5 固化/穩(wěn)定化污染土 75
1.5.1 室內(nèi)試驗研究方法及評價標(biāo)準(zhǔn) 76
1.5.2 宏觀力學(xué)特性 84
1.5.3 浸出特性 87
1.5.4 滲透特性 90
1.5.5 劣化特性與耐久性 91
1.5.6 微觀特性 92
1.5.7 固化/穩(wěn)定化機(jī)理 96
1.6 結(jié)語 97
參考文獻(xiàn) 97
2 石灰類固化劑
2.1 概述 108
2.1.1 原材料 108
2.1.2 生產(chǎn)過程與生命周期評價 108
2.1.3 反應(yīng)機(jī)理與微觀特性 110
2.2 固化土 113
2.2.1 氣硬性石灰固化土 113
2.2.2 天然水硬性石灰固化土 116
2.2.3 固化機(jī)理 118
2.3 半固化土 119
2.3.1 界限含水量 119
2.3.2 擊實特性 120
2.3.3 強(qiáng)度特性 120
2.3.4 滲透特性 122
2.3.5 劣化特性與耐久性 123
2.3.6 微觀特性 124
2.4 固化/穩(wěn)定化污染土 124
2.4.1 強(qiáng)度特性 124
2.4.2 浸出特性 128
2.4.3 劣化特性與耐久性 128
2.4.4 微觀特性 129
2.4.5 固化/穩(wěn)定化機(jī)理 130
2.5 結(jié)語 131
參考文獻(xiàn) 131
3 水玻璃類固化劑
3.1 概述 134
3.1.1 水玻璃的分類 134
3.1.2 原材料與改性材料 135
3.1.3 制備過程與生命周期評價 138
3.1.4 反應(yīng)機(jī)理與微觀特性 138
3.2 固化土 142
3.2.1 水玻璃固化劑 142
3.2.2 改性水玻璃固化劑 145
3.2.3 固化機(jī)理 149
3.3 半固化土 150
3.3.1 界限含水量 150
3.3.2 擊實特性 150
3.4 結(jié)語 151
參考文獻(xiàn) 152
4 磷酸鹽類固化劑
4.1 概述 154
4.1.1 原材料 154
4.1.2 制備過程與生命周期評價 160
4.1.3 反應(yīng)過程與微觀特性 162
4.2 固化土與半固化土 174
4.3 固化/穩(wěn)定化污染土 174
4.3.1 強(qiáng)度與變形 174
4.3.2 浸出特性和滲透特性 175
4.3.3 劣化特性與耐久性 175
4.3.4 固化/穩(wěn)定化機(jī)理 175
4.4 結(jié)語 176
參考文獻(xiàn) 177
5 堿激發(fā)類固化劑
5.1 概述 183
5.1.1 原材料 183
5.1.2 制備過程與生命周期評價 227
5.1.3 反應(yīng)機(jī)理與微觀特性 229
5.2 堿激發(fā)類固化劑設(shè)計方法 252
5.3 堿激發(fā)類固化劑與土中成分的作用機(jī)理 255
5.3.1 與礦物的作用機(jī)理 255
5.3.2 與水溶鹽的作用機(jī)理 256
5.3.3 與酸堿成分的作用機(jī)理 257
5.3.4 與污染成分的作用機(jī)理 258
5.3.5 與有機(jī)質(zhì)的作用機(jī)理 260
5.4 固化土 260
5.4.1 強(qiáng)度與變形 260
5.4.2 滲透特性 265
5.4.3 劣化特性與耐久性 266
5.4.4 微觀特性 266
5.4.5 固化機(jī)理 270
5.5 固化/穩(wěn)定化污染土 271
5.5.1 強(qiáng)度與變形 271
5.5.2 浸出特性 276
5.5.3 滲透特性 277
5.5.4 劣化特性與耐久性 278
5.5.5 微觀特性 278
5.5.6 固化/穩(wěn)定化機(jī)理 281
5.6 結(jié)語 281
參考文獻(xiàn) 282
6 鎂質(zhì)類固化劑
6.1 概述 300
6.1.1 鎂質(zhì)水泥分類 300
6.1.2 原材料 301
6.1.3 制備過程與生命周期評價 304
6.1.4 反應(yīng)機(jī)理與微觀特性 307
6.2 配比設(shè)計方法 320
6.3 固化土 325
6.3.1 氯氧鎂水泥固化土 325
6.3.2 硫氧鎂水泥固化土 330
6.3.3 硅酸鎂水泥固化土 332
6.3.4 活性氧化鎂碳化水泥固化土 334
6.4 固化/穩(wěn)定化污染土 336
6.4.1 氯氧鎂水泥固化/穩(wěn)定化市政污泥 336
6.4.2 硫氧鎂水泥固化/穩(wěn)定化電鍍污泥 338
6.4.3 硅酸鎂水泥固化/穩(wěn)定化污染土 339
6.4.4 活性氧化鎂碳化水泥固化/穩(wěn)定化污染土 344
6.5 結(jié)語 351
參考文獻(xiàn) 351
7 離子土類固化劑
7.1 概述 360
7.1.1 原材料 360
7.1.2 應(yīng)用方法與生命周期評價 361
7.1.3 反應(yīng)機(jī)理 361
7.2 離子土類固化劑與土中成分的反應(yīng)機(jī)理 361
7.3 固化土 364
7.3.1 基本物理性質(zhì) 364
7.3.2 強(qiáng)度特性 366
7.3.3 劣化特性與耐久性 367
7.3.4 微觀特性 368
7.4 半固化土 371
7.5 結(jié)語 372
參考文獻(xiàn) 372
8 環(huán)氧樹脂類固化劑
8.1 概述 374
8.1.1 原材料 374
8.1.2 制備過程與生命周期評價 381
8.1.3 反應(yīng)機(jī)理與凝膠生成 381
8.2 固化土 383
8.2.1 強(qiáng)度特性 383
8.2.2 微觀特性 384
8.2.3 固化機(jī)理 387
8.3 結(jié)語 387
參考文獻(xiàn) 388
9 丙烯酰胺類固化劑
9.1 概述 389
9.1.1 原材料 389
9.1.2 制備過程與生命周期評價 391
9.1.3 反應(yīng)機(jī)理 392
9.2 固化土 393
9.2.1 強(qiáng)度特性 393
9.2.2 微觀特性 395
9.2.3 固化機(jī)理 397
9.3 結(jié)語 397
參考文獻(xiàn) 398
10 聚氨酯類固化劑
10.1 概述 399
10.1.1 原材料 399
10.1.2 制備過程與生命周期評價 408
10.1.3 反應(yīng)機(jī)理與凝膠生成 408
10.2 固化土 411
10.2.1 強(qiáng)度特性 411
10.2.2 微觀特性 412
10.2.3 固化機(jī)理 415
10.3 結(jié)語 415
參考文獻(xiàn) 416
11 其他有機(jī)類固化劑
11.1 脲醛樹脂類固化劑 418
11.2 木質(zhì)素類固化劑 419
11.3 丙烯酸鹽類固化劑 421
11.4 結(jié)語 423
參考文獻(xiàn) 423
12 無機(jī)-無機(jī)復(fù)合類固化劑
12.1 概述 425
12.1.1 定義及要求 426
12.1.2 類型 426
12.2 凈漿 427
12.3 固化土 427
12.3.1 水泥基復(fù)合固化劑 427
12.3.2 石灰基復(fù)合固化劑 430
12.3.3 堿激發(fā)基復(fù)合固化劑 430
12.4 半固化土 430
12.5 固化/穩(wěn)定化污染土 431
12.6 結(jié)語 431
參考文獻(xiàn) 432
13 無機(jī)-有機(jī)復(fù)合類固化劑
13.1 概述 434
13.2 凈漿 435
13.2.1 水泥基有機(jī)復(fù)合固化劑凈漿 435
13.2.2 水玻璃基有機(jī)復(fù)合固化劑凈漿 436
13.3 固化土 438
13.3.1 水泥基有機(jī)復(fù)合固化劑固化土 438
13.3.2 石灰基有機(jī)復(fù)合固化劑固化土 440
13.3.3 水玻璃基有機(jī)復(fù)合固化劑固化土 440
13.4 半固化土 440
13.5 固化/穩(wěn)定化污染土 441
13.6 結(jié)語 441
參考文獻(xiàn) 441
14 生物酶類固化劑
14.1 概述 443
14.2 固化土 444
14.2.1 強(qiáng)度特性 444
14.2.2 滲透特性 445
14.2.3 劣化特性與耐久性 446
14.2.4 微觀特性 446
14.2.5 固化機(jī)理 449
14.3 結(jié)語 451
參考文獻(xiàn) 451
15 生物菌類固化劑
15.1 概述 453
15.1.1 原材料 453
15.1.2 制備過程與生命周期評價 458
15.1.3 沉淀機(jī)理與微觀特性 459
15.2 生物菌類固化劑與土中成分的反應(yīng)機(jī)理 470
15.2.1 生物菌類固化劑固化土中礦物的機(jī)理 471
15.2.2 生物菌類固化劑與重金屬污染物的反應(yīng)機(jī)理 473
15.3 固化土 475
15.3.1 微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀固化土 475
15.3.2 微生物誘導(dǎo)磷酸鹽沉淀固化土 485
15.3.3 固化機(jī)理 489
15.3.4 不同粒徑土的固化效果對比 489
15.4 固化/穩(wěn)定化污染土 489
15.4.1 固化/穩(wěn)定化效果 490
15.4.2 微觀特性 492
15.4.3 固化/穩(wěn)定化機(jī)理 494
15.5 結(jié)語 494
參考文獻(xiàn) 495
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