基于浮石的地质聚合物稳定膨胀土的力学、体积及应力依赖循环特性

《Scientific Reports》：Mechanical, volumetric, and stress-dependent cyclic behavior of expansive clay stabilized with pumice-based geopolymer

　　

摘要

本研究调查了将浮石基地质聚合物用作膨胀粘土可持续稳定剂的情况，重点关注强度发展、体积稳定性和应力依赖循环行为。尽管地质聚合物结合剂已被广泛研究，但用于粘土土壤的浮石基系统仍然有限，特别是在循环刚度和应力依赖行为方面。设计了一项实验计划，以评估浮石含量（10–30%）、碱液比（0.20–0.30）和 NaOH 摩尔浓度（8–12 M）的影响。结果表明，地质聚合物稳定化显著提高了土壤性能，与相应龄期的未处理对照相比，7 天时的无侧限抗压强度提高了多达 1089%，28 天时提高了 820.6%，而膨胀潜力从 43.75% 降低到大约 10%。最高的无侧限抗压强度是在中等浮石含量（约 20%）和中间碱液比（0.25）下实现的，而最高的回弹模量是在 10% 浮石下获得的。增加 NaOH 摩尔浓度进一步增强了抗压强度。回弹模量结果揭示了应力依赖行为，其特征是随着围压增加刚度增加，以及对偏应力的非单调响应。提出了一种基于应力 - 强度的公式，能够一致地预测不同混合物和加载条件下的循环刚度。可持续性评估表明，相对于水泥处理土壤，强度 - 碳效率有所提高，突出了浮石基地质聚合物作为地面改善可持续解决方案的潜力。