编号：JCHY00830

篇名：纳米碳酸钙-水泥复合固化淤泥的力学性能与机理研究

作者： 张轲

关键词： 疏浚淤泥; 纳米碳酸钙; 水泥; 强度试验; 微观机理;

机构： 湖北工业大学

摘要： 疏浚淤泥的高含水率、低强度等不良工程特性限制了其直接资源化利用。为提升其力学性能,本文采用纳米碳酸钙（NC）与水泥对疏浚淤泥进行复合固化处理。通过无侧限抗压强度试验和三轴固结不排水剪切试验,研究了不同纳米碳酸钙掺量（水泥质量的0%～2.5%）和养护龄期（7 d、14 d、28 d）对固化淤泥强度特性、变形特征及抗剪强度参数的影响;结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及孔隙图像识别分析系统（PCAS）,揭示了复合固化体系的微观作用机理。结果表明:当水泥掺量为8%、纳米碳酸钙掺量为2%时,固化效果最优,28 d无侧限抗压强度达721 kPa,较素土（213 kPa）提高238%,较单掺水泥固化土（596 kPa）提高21%。三轴剪切试验表明,最优配比下固化土的黏聚力为104 kPa,内摩擦角为28°,较单掺水泥固化土（内摩擦角17°）显著提高64.7%。应力-应变曲线呈现从低围压下的应变软化向高围压下应变硬化的转变。微观分析表明,纳米碳酸钙在固化体系中发挥晶核作用、填充作用及化学反应协同作用:提供成核位点加速水泥水化,生成更多C-S-H凝胶;填充土颗粒及水化产物间的微孔隙;参与水化反应生成更稳定的单碳型水化硫铝酸钙（AFm-CO3）。PCAS定量分析显示,复合固化后土体总面孔隙比降低48.6%,孔隙数量减少64.2%,微观结构显著致密。研究成果可为疏浚淤泥在路基填方等工程中的资源化利用提供理论依据与技术参考。