基于响应面法的固废基胶凝材料固化粉土试验研究

亚文豪; 张乾青; 崔伟; 李文杰; 曹敬光

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2507521

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (20) :8503-8512 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2507521

第二十八届中国科协年会学术论文专题

基于响应面法的固废基胶凝材料固化粉土试验研究

亚文豪 ¹^,² ,
张乾青 ¹^,³^,^* ,
崔伟 ⁴ ,
李文杰 ⁵ ,
曹敬光 ⁴

作者信息 +

Experimental Study on Solidifying Silt with Solid Waste-based Cementitious Materials Based on Response Surface Methodology

YA Wen-hao ¹^,² ,
ZHANG Qian-qing ¹^,³^,^* ,
CUI Wei ⁴ ,
LI Wen-jie ⁵ ,
CAO Jing-guang ⁴

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摘要

低液限粉土因其不良工程性质,需经过加固处理才能应用于实际工程。以硅灰为主要胶凝材料,生石灰和硅酸钠为碱性激发剂,采用响应面法中的Box-Behnken法研究了固废基胶凝材料固化粉土的效果。通过单因素试验确定了因素水平,以7 d和28 d无侧限抗压强度(UCS)为响应指标,分析了硅酸钠,生石灰,硅灰三者掺量及其交互作用对固化土强度的影响。结果表明:硅酸钠与硅灰掺量对固化土无侧限抗压强度影响显著,而生石灰单独作用不明显;交互项生石灰-硅灰明显影响7 d的UCS,硅酸钠-生石灰和硅酸钠-硅灰明显影响28 d的UCS。固化剂最优配比为硅酸钠∶生石灰∶硅灰=10.44∶21.12∶30.21,此时7 d和28 d UCS预测值分别为1.15、3.99 MPa,相比水泥土强度分别提升51.3%、252.3%。

Abstract

Due to its poor engineering properties, silty soil with low liquid limit must undergo reinforcement treatment before it can be applied in practical engineering. Silica fume was used as the main cementitious material, and quicklime and sodium silicate were adopted as alkaline activators. The Box-Behnken method within the response surface methodology was employed to investigate systematically the solidification effect of solid waste-based cementitious materials on silty soil. Factor levels were determined through preliminary single-factor experiments, and the 7-day and 28-day unconfined compressive strength (UCS) were taken as key response indicators to analyze the effects of sodium silicate, quicklime, silica fume, and their interactions on the strength of the solidified soil. The results show that the content of sodium silicate and silica fume has a statistically significant impact on the UCS of the solidified soil, while the independent effect of quicklime on the UCS of the solidified soil is not particularly obvious. Specifically, the interaction term of quicklime-silica fume significantly affects the 7-day UCS of the solidified soil, and the interaction terms of sodium silicate-quicklime and sodium silicate-silica fume significantly affect the 28-day UCS of the solidified soil. The optimal ratio of the proposed curing agent is determined as sodium silicate∶quicklime∶silica fume = 10.44∶21.12∶30.21, and the predicted values of the 7-day and 28-day UCS are 1.15 MPa and 3.99 MPa, respectively, which are 51.3% and 252.3% higher than the strength of cement-stabilized soil.

Graphical abstract

关键词

低液限粉土 / 固废基胶凝材料 / 响应面法 / 无侧限抗压强度 / 配合比优化

Key words

low liquid limit silt / solid waste-based cementitious materials / response surface methodology / unconfined compressive strength / mix proportion optimization

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亚文豪, 张乾青, 崔伟, 李文杰, 曹敬光. 基于响应面法的固废基胶凝材料固化粉土试验研究[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(20): 8503-8512 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2507521

YA Wen-hao, ZHANG Qian-qing, CUI Wei, LI Wen-jie, CAO Jing-guang. Experimental Study on Solidifying Silt with Solid Waste-based Cementitious Materials Based on Response Surface Methodology[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(20): 8503-8512 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2507521

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随着国家高速公路网络的不断延伸,穿越粉土地质区域成为常态。粉土因不良的颗粒级配与较低的水稳定性,存在强度低、湿陷敏感、易液化等问题,难以直接进行资源化利用。为解决粉土的固有缺陷,目前国内外工程实践普遍采用物理加固、化学改良及综合法的改性固化技术^[1]。其中,化学改良法因能显著提高土体强度且具有较好的经济效益,成为广泛采用的方案^[2-3]。在化学改良领域,传统硅酸盐水泥的应用最为普遍,但其对粉土中活性组分激发效率低,且可能导致脆性破坏和收缩开裂,现阶段高效、经济、可持续地提升粉土的力学性能和长期稳定性尤为重要,开发更环境友好的固化技术势在必行。

硅灰是金属厂冶炼硅铁合金时收集的飞灰,作为工业固废,若不能合理地加以利用,会对环境造成极大污染。已有研究表明,硅灰作为极细粒状硅质火山灰材料,富含无定形SiO₂,具有较高活性,能在高碱环境中生成凝胶产物,有效填充孔隙并胶结土壤颗粒^[4-5]。刘彦浩等^[6]研究表明,硅灰-矿渣-电石渣三元体系可以显著提升固化土强度并降低碳排放30%。方季圆^[7]和陈瑞锋^[8]研究发现,固废硅灰和电石渣通过协同效应可以显著提升滨海软土力学性能与抗冻融耐蚀性,同时通过浸出毒性控制与微观抗冻机制为沿海固废资源化利用提供低碳方案。赵计辉等^[9]研究表明,硅灰与粉煤灰、矿渣复配虽会降低材料早期水化速率、强度及韧性,却能大幅提升后期性能。陈伟等^[10]研究表明,硅灰地聚物可使黄土抗压强度提升达2.36倍,黄土微观结构的优化显著提升整体强度与水稳性,为水土保持与路基工程应用提供理论依据。综上可知,现阶段针对硅灰的研究多集中在固化淤泥,而关于固化粉土的研究较少。充分利用硅灰富含活性硅铝成分的化学特性及潜在胶凝性,在碱性条件激发下制备胶凝材料,这种技术路线不仅能有效规避水泥生产的污染问题,同时为实现固体废弃物的高附加值资源化提供了重要途径,为粉土改良难题贡献了一条可持续、绿色低碳的技术路径。

硅酸钠作为一种强碱性活化剂,能快速溶解土壤矿物中的硅铝成分,钟石明等^[11]采用工业矿渣为固化材料,硅酸钠和氯化钙为激发剂改良淤泥土,结果表明,矿渣掺量与淤泥强度近似线性相关,硅酸钠激发效果相较氯化钙更加显著。田威等^[12]揭示了水玻璃模数与碱掺量对地聚物反应动力学的协同影响,通过微观-宏观关联分析,阐明了地聚物长期强度增益机制。岳建伟等^[13]进行了水玻璃改性黄泛区松散粉砂土实验试验,确定了适配注浆配比,改性后土体渗透系数大幅降低,探明了浆液阻水双屏障机理。张顶飞等^[14]研究发现,地质聚合物固化剂以硅酸钠作为碱激发剂时,会激活废渣中活性组分,生成胶凝产物高效填充淤泥孔隙,实现“以废治废”。李昊杰等^[15]明确了以硅酸钠作为碱激发剂的地质聚合物“碱性激发-胶凝填充-孔隙封闭”的机制,有效提升黄土在干湿循环下的抗剪强度与耐久性,且确定固化剂20%掺量下综合性能最优。

生石灰作为碱激发剂不仅提供高碱环境,同时水化产生的Ca(OH)₂也是关键的反应物,能通过离子交换改善土体工程性质。胡建林等^[16]研究发现,生石灰激发矿渣-粉煤灰地质聚合物固化土的无侧限抗压强度和变形模量受配比与龄期影响显著,其早期强度增速及终值均优于水泥土。褚锋等^[17]采用了氧化钙碱激发硫酸盐类固废的复配固化剂处理废弃黏土,实验结果表明,10%~12%掺量固化效果好,水稳性系数超80%,水化产物优化微观结构、强化胶结提升土体性能。王永辉等^[18]针对季冻区黏性土路基,以5%、7%石灰为改良剂,结果表明,石灰可提升土体回弹模量与抗压强度,降低水分敏感性,经20次冻融模量降幅不足35%,耐久性优良。陈康亮等^[19]研究发现,初始含盐量及生石灰、粉煤灰掺量对硫酸盐渍土强度影响显著。章定文等^[20]研究了生石灰的赋存形态及含量对钙矾石固化铅污染土效果的影响,发现生石灰有利于钙矾石持续生成,可以促进固化土强度长期增长。

现阶段硅灰作为工业固废,在固化粉土方面应用较少,同时存在多碱激发剂协同作用机制不明的局限性。为此,针对高速公路穿越区域的粉土,采用硅灰作为固化材料,生石灰和硅酸钠作为碱性激发剂,利用Box-Behnken响应面法在固定固化剂外掺比例的基础上设计试验,其影响因素为生石灰、硅酸钠、硅灰掺量,响应值为7、28 d固化土无侧限抗压强度(UCS),建立不同影响因子与响应值之间的函数关系,考察不同因素间交互作用规律,同时进行微观试验观察固化土结构变化。确定生石灰、硅酸钠、硅灰的最优掺量并揭示其强度提升机制。以期为工业固废资源化利用及高速区域粉土加固提供实践指导。

1 试验材料与方法

1.1 试验原材料

试验所用粉土取自山东黄河流域某高速公路挖方弃土。按照《土工试验方法标准》(GB/T 50123—2019)的试验规程测定试验用土的物理指标。粉土含水率为16%~23%,塑限为16.2%,液限为27.2%、塑性指数I_p=11,可知试验用土为低液限粉土。硅酸钠(AS)为无色半透明黏稠状液体,pH为10~13;生石灰为白色粉末;硅灰(SF)为灰白色粉末,原液模数为2.4,其中SiO₂、Na₂O的质量分数分别为48.2%、19.5%。具体化学成分如表1所示。

1.2 试验设计

1.2.1 单因素试验设计

通过单掺试验确定硅酸钠,生石灰和硅灰的基准质量掺量范围,固化土是一个复杂的多相体系,需协同考虑三者间的交互作用与共同反应进行实验设计,单因素试验设计如表2所示。表2中各组分含量表征固化剂组分比例中各组分的份数,该物理量为无量纲量。每组制备3个试块,试块完成后放入标准养护室进行7 d标准养护。同时制备相同外掺含量的一组水泥土试验作为强度对比。

养护完成后进行无侧限抗压强度测试,水泥土的7 d无侧限抗压强度为0.78 MPa,固化土不同质量掺量的强度结果如图1所示。

由图1可知,3种材料单掺试验的固化土峰值强度均大于水泥土强度,表明在合适配比下所选材料协同固化粉土效果优于水泥,以固化土峰值强度作为质量掺量中心点,确定固化剂中各组分含量的配比份数范围,硅酸钠范围为5~15,生石灰为10~30,硅灰范围为20~40。

1.2.2 响应面Box-Behnken 试验设计

采用三因子三水平的 Box-Behnken法进行试验规划,以15%的固化剂掺量为基准,将硅酸钠含量(A)、生石灰含量(B)和硅灰含量(C)设定为影响因素,固化土7 d的无侧限抗压强度(Y_7d)和28 d的无侧限抗压强度(Y_28d)作为响应值。各因子的掺量水平范围基于前期单掺试验结果确定,具体试验方案如表3所示。

1.3 试样制备方法

人工去除粉土中的植物根系等杂质后,进行烘干、破碎和过2 mm筛处理,依据试验配比方案,称取生石灰及硅灰,将其均匀混合。充分拌合的干料与粉土按照外掺量15%的比例放入搅拌机中,加水和硅酸钠之后搅拌3 min,保证其搅拌均匀。根据《水泥土配合比设计规程》(JGJ/T 233—2011)要求,每组配比制作6个试样,试样模具尺寸为70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm,将流态固化土分层装入模具后进行振捣,以排除气泡、提高密实度,确保试样均匀性和结构性完整。同时试样顶面刮平处理。试块制作完成后在温度(20±2) ℃,相对湿度95%的标准养护室中进行养护,养护至试块初凝后方可进行脱模,在标准养护室中养护至标准龄期7、28 d。

1.4 试验方案

1.4.1 无侧限抗压强度试验

根据《水泥土配合比设计规程》(JGJ/T 233—2011)要求,试样养护至标准龄期后进行无侧限抗压强度试验,对实验结果中的明显异常值进行剔除,无侧限抗压强度和水稳性系数取3次平行试验的算术平均值,变异系数控制在15%以内。

1.4.2 水稳定性试验

水稳性试验根据《土壤固化外加剂》(CJ/T486—2015)进行。在无侧限抗压强度试验的基础上,每组配比另外再制作6个试样,到达养护龄期的前一天将其浸入(20±2) ℃的水中,到达龄期后,测得每组浸水试样的无侧限抗压强度,浸水试样与未浸水试样的无侧限抗压强度的比值即为水稳定系数,规范要求其值需大于80%。

1.4.3 微观试验

取无侧限抗压强度试验破碎后的中间块体进行X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)扫描电镜试验,并进行微观研究分析,探究固化剂固化粉土的固化机理。试验流程如图2所示。

2 试验结果分析

2.1 无侧限抗压强度试验

基于Box-Behnken试验设计法,使用Design-Expert软件生成17组试验组合,根据试验要求测定各组试块的7 d和28 d强度和水稳性,结果如表4所示。由表4可知,17组试验试块的水稳性均满足规范要求。

2.2 显著性与可靠性分析

运用 Design-Expert软件对试验数据进行了多项式回归分析,建立了固化土无侧限抗压强度的响应面模型。表5为固化土无侧限抗压强度回归模型方差分析,模型的统计显著性通过表5中的P进行检验:若模型的P≤0.05,则表明该模型较为显著,能够有效揭示因子与响应值间的真实关系;反之,若P>0.05,则表明模型拟合效果不理想^[21]。由表5可知,7 d和28 d抗压强度响应面模型的P分别为0.000 3和小于0.000 1,两者均低于显著性阈值0.05,表明构建的响应面模型可靠性高,能够准确表征各因子的实际效应。构建的7 d无侧限抗压强度(Y_7d)和28 d无侧限抗压强度(Y_28d)的多项式回归方程分别为

(1)Y_{7 d}=-3.10+0.060 3A+0.138 8B+0.173 6C+0.000 9AB+0.000 6AC-0.001BC-0.004 4A²-0.003B²-0.002 8C²

(2)Y_{28 d}=-3.25+0.222 8A+0.339 3B+0.144C-0.002 7AB+0.004 4AC-0.001 1BC-0.015A²-0.006 3B²-0.002 5C²

以固化土在试验中所测的无侧限抗压强度实际值作为直角坐标系的横坐标,以通过多项式回归方程计算得出的无侧限抗压强度预测值作为纵坐标,绘制的散点图如图3所示。由图3可知,样本对应的实际值与预测值近似沿45°直线均匀分布,表明该模型对固化土无侧限抗压强度的拟合效果较好。

2.3 响应面因素交互作用影响分析

由表5可知,AB和AC的相互交互作用对固化土28 d无侧限抗压强度有明显影响(P≤0.05),但对固化土7 d无侧限抗压强度无明显影响(P>0.05),同时BC的相互交互作用明显影响固化土7 d无侧限抗压强度,但对固化土28 d无侧限抗压强度无明显影响。图4(a)为固化土7 d无侧限抗压强度BC的交互作用图。图4(b)和图4(c)为固化土28 d无侧限抗压强度AB和AC的交互作用图。

由图4(a)和图4(d)可知,当固定固化剂中生石灰含量时,随着硅灰含量提高,固化土7 d无侧限抗压强度先增加后减小。生石灰与硅酸钠本质均具有碱性特征,水解产生的离子与硅灰中的活性组分发生化学反应生成水化胶凝产物,对体系内部的土颗粒及其他细颗粒形成紧密包裹与有效黏结,显著增强了固化土的力学强度。但当生石灰与硅酸钠的掺量过高时,反应体系中的碱含量超出合理范围,造成早期水化产物大量沉积,从而导致体系内后期水化反应进程的放缓,使得固化土内部部分孔隙无法得到充分填充,部分土颗粒难以实现有效黏结,致使固化土的整体强度出现下降。但当硅灰含量过高时,大量低黏聚力的硅灰因碱性物质不足无法参与水化反应,进而导致固化土强度下降。

由图4(b)和图4(e)可知,当固化剂中硅酸钠含量固定时,固化土28 d无侧限抗压强度随着生石灰含量增加表现出先增大后减小的趋势,在生石灰含量较少时,生石灰含量增加会使得体系中游离的Ca²⁺离子增加,促进生成水化硅酸钙,但当生石灰含量过高时,过度碱性环境会阻碍反应发生;由图4(c)和图4(f)可知,当硅酸钠含量处于5~10时,随着硅灰含量增加,固化土28 d无侧限抗压强度先增大后减小,此时硅酸钠含量较少,在硅灰含量较低时,硅灰全部参与水化反应中,在硅灰含量较高时,硅灰无法得到充分反应,低黏聚力的硅灰影响固化土强度。当硅酸钠含量处于10~15时,固化土28 d无侧限抗压强度随着硅灰含量增加而增大,硅灰充分参与水化反应中,固化土强度得到提升。

2.4 响应面最优结果预测与验证

通过上述分析可知固化土的UCS单因素效应显著,且生石灰与硅灰、硅酸钠与生石灰的交互作用对强度发展具有先增强后抑制的影响。因此在理论层面存在一个最优配合比可使固化土的抗压强度达到最优。采用Design-Expert软件进行设计优化,确定最优配合比为硅酸钠∶生石灰∶硅灰=10.44∶21.12∶30.21,经模型计算得到固化土7 d和28 d UCS预测值分别为1.15、3.99 MPa。

为验证所建立预测模型的准确性以及固化剂固化粉土的优越性,根据软件所给最优配合比分别在5%,10%,15%,20%的外掺量比例下进行6组固化土试块制备,同时制备对应外掺量比例的水泥土试块,在养护到7 d和28 d时开展无侧限抗压强度试验,试验结果如表6所示,在外掺量比例为5%时,水泥土7 d强度太小,导致无法测出;在外掺量为15%时,固化土7 d UCS为1.18 MPa,实测值略高于预测值,相对误差为2.6%;28 d UCS为3.84 MPa,实测值略低于预测值,相对误差为3.8%。两者相对误差的绝对值均小于5%,表明该固化土预测模型具有较高的参考价值。

由表6可知,在各个龄期及不同外掺量下固化土的无侧限抗压强度均显著优于水泥土。这是因为粉土自身结构松散,土体中含有的黏粒矿物会与水泥水化产物产生反应,直接影响水泥水化与硬化的正常进行^[22],而固化剂中含有钙离子,可以与粉土中的矿物离子发生反应,减少粉土颗粒双扩散层厚度,使得粉土颗粒发生聚集。同时固化土相比较水泥土的强度提升比例在外掺量比例为15%时最大,7 d和28 d强度分别提升了51.3%、252.3%。

3 固化机理微观分析

本试验在固定固化剂外掺比例15%的基础上,选择强度最高的第2组实验的固化土作为微观结构观察组。

3.1 XRD分析

图5为固化土7 d和28 d X射线衍射分析结果。由图5可知,固化土中的矿物有石英、白云母和钠长石等,胶凝产物有水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)和钙矾石(AFt)等。随着养护龄期从7 d延长至28 d,石英衍射峰强度有所上升,这是因为石英受到碱性激发剂的侵蚀程度相比其他矿物较轻。固化剂中的生石灰水解生成氢氧化钙,促使体系pH升高并提供Ca²⁺与OH^-离子;硅酸钠产生的Si${O}_{4}^{4-}$离子会进一步强化碱性环境,激发硅灰和粉土中的活性组分与Ca²⁺发生反应,生成胶凝物质C-S-H和C-A-H。

固化土XRD谱在27°~30°存在鼓包峰,这是反应生成凝胶相C-S-H的主要标志,且28 d的峰强高于7 d的峰强,说明固化土中水化产物进一步增多,并且Si${O}_{4}^{4-}$会与C-A-H进一步反应生成AFt,AFt填充了内部孔隙,固定了自由水,使粉土结构更加紧密,从而提高了土体的整体强度。

3.2 SEM分析

图6展示了素土及固化土在7、28 d养护龄期下的扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)微观形貌。结合图6(a)与图6(c)的观测结果可知,素土不同龄期的粉土颗粒均呈现粒径分布不均和空间排列无明显规律的特点,土颗粒间连接以面接触为主要形式,导致土体整体结构松散,内部存在大量孔洞与裂隙,未形成稳定的骨架结构。观察图6(b)可知,固化土7 d试样中粉土颗粒与新生成的水化胶凝产物团聚形成大颗粒集合体,填充了土颗粒间部分孔隙,显著提升土体密实度。其中,C-S-H和C-A-H等胶凝物质会包裹在土颗粒表面;AFt晶体则穿插于土颗粒之间,将其胶结为整体^[23]。观察图6(d)可知,固化土28 d试样中蜂窝状胶凝物质与针棒状晶体包裹的细小粉土颗粒增多,土颗粒间的孔隙进一步减少,土体密实度进一步提高,表明固化剂能够有效改善粉土土体微观结构。

3.3 固化机理

固化土加固机理可分为四阶段协同作用(示意图如图7所示),具体如下:①生石灰激发:快速水化生成Ca(OH)₂,提高体系pH,触发硅酸钠水解并解聚硅灰玻璃体,释放活性硅铝组分(Si${O}_{4}^{4-}$和Al${O}_{2}^{-}$)^[22];②硅酸钠催化:既提供碱性环境促进硅灰溶解,又与Ca(OH)₂反应生成C-S-H凝胶,加速消耗片状Ca(OH)₂,提升早期强度;③硅灰填充作用:由图7(a)和图7(b)可知,在硬化后的流态固化土中存在大量孔隙,其中大的有害孔和毛细孔会影响固化土强度和渗透性能,硅灰中含有大量纳米尺度颗粒,能有效填充固化土的内部孔隙,从而使得结构更加密实;④结构强化:活性硅铝组分与Ca(OH)₂发生水化反应,生成C-S-H和C-A-H凝胶,胶凝物质会与Si${O}_{4}^{4-}$进一步反应生成AFt,生成物通过固化土颗粒作为连接点,形成结构稳定、致密、均匀的三维网状结构,多孔硅灰的“储水-释水”特性会促进后期凝胶结晶^[24],多因素协同作用使得固化土有害孔隙减少,无侧限抗压强度显著提升。

4 结论

采用响应面法中的Box-Behnken法研究了固废基胶凝材料固化粉土的效果。得出如下结论。

(1)通过方差分析发现,硅酸钠掺量和硅灰掺量对固化土7 d和28 d无侧限抗压强度具有显著影响,而生石灰掺量的单独影响不显著。生石灰与硅灰的交互作用对7 d强度影响显著,硅酸钠与生石灰、硅酸钠与硅灰的交互作用对28 d强度影响显著,各因素交互作用均呈现先增强后减弱的趋势。

(2)通过响应面法优化得出固化剂的最优配合比为硅酸钠∶生石灰∶硅灰= 10.44∶21.12∶30.21。此时7 d和28 d无侧限抗压强度分别为1.18和3.84 MPa,不同外掺比例下的固化土强度均大于水泥土强度,外掺量15%时固化土强度提升最为明显,为51.3%和252.3%。同时所有配合比下固化土的水稳定性系数均大于80%,满足工程应用要求。

(3)XRD与SEM分析表明,固化土中生成的C-S-H、C-A-H和AFt等胶凝产物有效胶结土颗粒,同时硅灰颗粒填充土体孔隙,两者显著改善微观结构,提升了宏观力学性能。固化机理主要包括生石灰激发碱性环境、硅酸钠催化反应、硅灰物理填充及后期凝胶结晶强化结构4个阶段的协同作用。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

[1]	王昊, 韦金城, 宋晓辉, 等. 黄泛区粉土工程特性及其改性固化研究进展[J]. 粉煤灰综合利用, 2023, 37(5): 107-119.

[2]	Wang Hao, Wei Jincheng, Song Xiaohui, et al. Research progress on engineering characteristics and modified solidification of loess in Huangpan area[J]. Comprehensive Utilization of Fly Ash, 2023, 37(5): 107-119.

[3]	Xu F, Wei H, Qian W X, et al. Experimental investigation on replacing cement by sintered limestone ash from the steelmaking industry for cement-stabilized soil: engineering performances and micro-scale analysis[J]. Construction and Building Materials, 2020, 235: 117425.

[4]	Wu Y K, Shi K J, Yu J L, et al. Research on strength degradation of soil solidified by steel slag powder and cement in seawater erosion[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2020, 32(7): 04020181.

[5]	王子帅, 王东星. 工业废渣-水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀性能[J]. 岩土工程学报, 2022, 44(11): 2035-2042.

[6]	Wang Zishuai, Wang Dongxing. Industrial waste cement synergistic solidification soil's resistance to sulfate erosion[J]. Journal of Geotechnical Engineering, 2022, 44 (11): 2035-2042.

[7]	Rashad A M, Mosleh Y A, Mokhtar M M. Thermal insulation and durability of alkali-activated lightweight slag mortar modified with silica fume and fly ash[J]. Construction and Building Materials, 2024, 411: 134255.

[8]	刘彦浩, 刘路路, 刘涛, 等. 硅灰-矿渣-电石渣协同固化黄泛区粉土力学性能与微观机理研究[J]. 硅酸盐通报, 2025, 44(4): 1513-1524.

[9]	Liu Yanhao, Liu Lulu, Liu Tao, et al. Study on the mechanical properties and micro mechanisms of loess in the yellowing area by synergistic solidification of silica fume slag carbide slag[J]. Silicates Bulletin, 2025, 44 (4): 1513-1524.

[10]	方季圆. 硅灰-电石渣固化软土力学特性及抗冻性能研究[D]. 绍兴: 绍兴文理学院, 2023.

[11]	Fang Jiyuan. Study on the mechanical properties and frost resistance of soft soil solidified with silica fume carbide slag[D]. Shaoxing: Shaoxing University of Arts and Sciences, 2023.

[12]	陈瑞锋. 改性生物质废弃物稻壳灰固化软黏土机制与路用性能评价[D]. 南京: 东南大学, 2023.

[13]	Chen Ruifeng. Mechanism and road performance evaluation of solidified soft clay from modified biomass waste rice husk ash[D]. Nanjing: Southeast University, 2023.

[14]	赵计辉, 吴坤润, 杨刚强. 基于多元复合胶凝材料的海水碱激发材料的性能[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(1): 103-111.

[15]	Zhao Jihui, Wu Kunrun, Yang Gangqiang. Properties of seawater alkali-activated materials based on multicomposite cementitious materials[J]. Science Technology and Engineering, 2025, 25(1): 103-111.

[16]	陈伟, 黄志军, 徐宏, 等. 稻壳灰地聚物固化黄土强度及微观结构试验[J]. 材料导报, 2024, 38(S1): 157-161.

[17]	Chen Wei, Huang Zhijun, Xu Hong, et al. Strength and microstructure test of rice husk ash geopolymer solidified loess[J]. Materials Introduction, 2024, 38(S1): 157-161.

[18]	钟石明, 李栋伟, 王红旗, 等. 固化淤泥土的力学特性试验研究[J]. 科学技术与工程, 2023, 23(16): 7016-7024.

[19]	Zhong Shiming, Li Dongwei, Wang Hongqi, et al. Experimental study on the mechanical properties of solidified silt[J]. Science Technology and Engineering, 2023, 23(16): 7016-7024.

[20]	田威, 云伟, 贺文昊, 等. 矿渣基地聚物固化黄土抗压强度及固化机制研究[J]. 土木工程学报, 2025, 58(11): 140-152.

[21]	Tian Wei, Yun Wei, He Wenhao, et al. Research on the compressive strength and solidification mechanism of slag based polymer solidified loess[J]. Journal of Civil Engineering, 2025, 58(11): 140-152.

[22]	岳建伟, 王文坛, 赵丽敏, 等. 改性黄泛区松散粉砂土的渗透试验研究[J]. 科学技术与工程, 2024, 24(36): 15607-15618.

[23]	Yue Jianwei, Wang Wentan, Zhao Limin, et al. Permeability test on modified loose silty soil in the Yellow River flood area[J]. Science Technology and Engineering, 2024, 24(36): 15607-15618.

[24]	张顶飞, 刘涛, 郝琪, 等. 固废基地质聚合物固化沿海软土的力学机理与劣化性能研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2024, 32(6): 1582-1596.

[25]	Zhang Dingfei, Liu Tao, Hao Qi, et al. Study on the mechanical mechanism and degradation performance of solid waste based geopolymer solidification of coastal soft soil[J]. Chinese Journal of Applied Basic and Engineering Sciences, 2024, 32 (6): 1582-1596.

[26]	李昊杰, 唐先习, 张徐军, 等. 干湿循环作用下地聚物固化黄土的劣化性研究[J]. 地下空间与工程报, 2025, 21(2): 506-516.

[27]	Li Haojie, Tang Xianxi, Zhang Xujun, et al. Study on the deterioration of geopolymer stabilized loess under wet dry cycles[J]. Underground Space and Engineering Report, 2025, 21(2): 506-516.

[28]	胡建林, 李智林, 周永祥, 等. 生石灰激发高炉矿渣-粉煤灰地质聚合物固化土力学特性研究[J]. 硅酸盐通报, 2025, 44(8): 2912-2923.

[29]	Hu Jianlin, Li Zhilin, Zhou Yongxiang, et al. Study on the mechanical properties of geopolymer stabilized soil with blast furnace slag fly ash activated by quicklime[J]. Silicates Bulletin, 2025, 44 (8): 2912-2923.

[30]	褚锋, 曹敬光, 郑兆丰, 等. 复合类固化剂固化黏土的力学行为及加固机理[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(21): 9203-9209.

[31]	Chu Feng, Cao Jingguang, Zheng Zhaofeng, et al. Mechanical behavior and reinforcing mechanism of clay solidified by composite curing agent[J]. Science Technology and Engineering, 2025, 25(21): 9203-9209.

[32]	王永辉, 杨超越, 王延宁. 季冻区石灰改良黏性土路基的耐久性[J]. 科学技术与工程, 2024, 24(34): 14787-14795.

[33]	Wang Yonghui, Yang Chaoyue, Wang Yanning. Durability of lime-modified clay subgrade in seasonal frozen regions[J]. Science Technology and Engineering, 2024, 24(34): 14787-14795.

[34]	陈康亮, 刘长武, 杨伟峰, 等. 基于生石灰和粉煤灰改良硫酸盐渍土的强度特性[J]. 科学技术与工程, 2020, 20(26): 10888-10893.

[35]	Chen Kangliang, Liu Changwu, Yang Weifeng, et al. Strength characteristics of sulfate soil improved by quicklime and fly ash[J]. Science Technology and Engineering, 2020, 20(26): 10888-10893.

[36]	章定文, 项莲, 曹智国. CaO对钙矾石固化/稳定化重金属铅污染土的影响[J]. 岩土力学, 2018, 39(1): 29-35.

[37]	Zhang Dingwen, Xiang Lian, Cao Zhiguo. The effect of CaO on the solidification/stabilization of ettringite and heavy metal lead contaminated soil[J]. Geotechnical Mechanics, 2018, 39(1): 29-35.

[38]	Chen K Y, Wu D Z, Zhang Z L, et al. Modeling and optimization of fly ash-slag-based geopolymer using response surface method and its application in soft soil stabilization[J]. Construction and Building Materials, 2022, 315: 1257.

[39]	Jha A K, Sivapullaiah P V. Volume change behavior of lime treated gypseous soil: influence of mineralogy and microstructure[J]. Applied Clay Science, 2016, 119(2): 202-212.

[40]	Han Y M, Xia J W, Chang H F, et al. The influence mechanism of ettringite crystals and microstructure characteristics on the strength of calcium-based stabilized soil[J]. Materials, 2021, 14(6): 1359.

[41]	江训利. 稻壳灰无机复合固化土微观机理及非线性力学性能研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2022.

[42]	Jiang Xunli. Study on the microscopic mechanism and nonlinear mechanical properties of rice husk ash inorganic composite curing soil[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2022.

基金资助

国家自然科学基金(52278358)

山东省泰山学者青年专家项目(tsqn202103163)

山东大学杰出中青年学者人才计划

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Received	Published	Revised
2025-10-29	2026-07-18	2026-03-09
Online Date
2026-08-04

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