干湿循环条件下改性废渣填料路基的强度演变规律与劣化机理研究

王广宇; 芮瑞; 威巍; 魏明俐

doi:10.3724/j.gyjzG25061001

干湿循环条件下改性废渣填料路基的强度演变规律与劣化机理研究

doi: 10.3724/j.gyjzG25061001

王广宇¹,
芮瑞¹,
威巍^2,3, ,,
魏明俐^2,4

1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院, 武汉 430070;
2. 中国科学院武汉岩土力学研究所, 岩土力学与工程国家重点实验室, 武汉 430071;
3. 中国科学院大学, 北京 100049;
4. 江苏中宜生态土研究院有限公司, 江苏宜兴 214200

基金项目:

国家自然科学基金项目（20221j017）；江苏省自然科学基金项目（BK20231153）。

详细信息

作者简介:
王广宇，学士，主要从事重金属污染土固化方向研究。

通讯作者:
威巍，博士，主要从事敏感渣土修复及资源化利用方向研究，weiwei204@mails.ucas.ac.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-06-10
- 网络出版日期: 2026-11-06

Strength Evolution Patterns and Degradation Mechanisms of Modified Waste Slag Filler Subgrade Under Dry-Wet Cycling Conditions

WANG Guangyu¹,
RUI Rui¹,
WEI Wei^{2,3
, ,},
WEI Mingli^2,4

1. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China;
2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China;
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
4. Jiangsu Institute of Zoneco Co., Ltd., Yixing 214200, China

摘要

摘要: 以改性废渣（RGM）固化土为对象，探究其在干湿循环条件下的强度演变规律与劣化机理。通过干湿循环试验、无侧限抗压强度测试、微观结构分析（SEM、XRD）及浸泡液化学性质监测，系统对比了RGM固化土与普通硅酸盐水泥（PC）基固化土及素土的耐久性差异。结果表明：RGM固化土在6次干湿循环后仍保持结构完整性，强度损失率（5.65%）显著低于PC基固化土（64.08%），这归因于其水化产物（托贝莫来石、C-A-S-H凝胶）的高稳定性及二次固化效应。微观分析表明，RGM固化土通过胶结物填充孔隙、增强颗粒间黏结力来延缓劣化，但随着循环次数增加，干湿应力导致微裂缝扩展及胶凝体分解，最终引发结构破坏。浸泡液pH值下降与钙离子（Ca²⁺）浓度动态变化进一步验证了水化产物溶解与反应进程。研究表明，RGM固化土在路基工程中具有抗干湿循环的潜力，其劣化机理为反复膨胀-收缩应力累积与水化产物化学稳定性降低的耦合作用。
- 改性废渣 /
- 干湿循环 /
- 路基填料 /
- 强度演变 /
- 劣化机理
Abstract: This study investigated the strength evolution patterns and degradation mechanisms of modified red mud-based grouting material （RGM）-solidified soil under wet-dry cycling conditions. Through wet-dry cycling tests， unconfined compressive strength measurements， microstructural analyses （SEM， XRD）， and monitoring of soaking solution chemistry， the durability differences among RGM-solidified soil， ordinary Portland cement （PC）-based solidified soil， and untreated soil were systematically compared. The results indicated that RGM-solidified soil maintained structural integrity after six wet-dry cycles， with a significantly lower strength loss rate （5.65%） than that of PC-based solidified soil （64.08%）. This superiority was attributed to the high stability of RGM hydration products （tobermorite and C-A-S-H gels） and its secondary solidification effect. Microstructural analysis revealed that RGM-solidified soil mitigated degradation by filling pores with cementitious materials and enhancing interparticle bonding. However， accumulated wet-dry stresses eventually caused microcrack propagation and decomposition of the cementitious phase as the number of cycles increased， leading to structural failure. Dynamic variations in soaking solution pH and calcium ion concentration further confirmed hydration product dissolution and reaction progression. The research demonstrates the potential of RGM-solidified soil as a subgrade filler resistant to wet-dry cycling， with degradation mechanisms arising from coupled effects of cyclic swelling-shrinkage stress accumulation and reduced chemical stability of hydration products.
- modified waste slag /
- wet-dry cycling /
- subgrade filler /
- strength evolution /
- degradation mechanism

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