题目：利用工业废渣配制软土固化剂的原理与方法

软土固化技术是大型基本建设工程中应用极其广泛、经济效益和社会效益很高的一类软土处理技术。目前广泛使用的是水泥这种单一组分固化剂，远不能满足实际工程的需要，而且水泥在生产过程中成本较高，要消耗大量资源与能源，同时造成严重的环境污染，因此需要开发经济高效的固化剂；另一方面，大量的工业废渣因无法得以利用而严重污染了环境。研究开发以工业废渣为主要原材料的固化剂不仅可以降低固化剂的成本，在很多场合还可以取得比单纯用水泥更好的技术效果，扩大固化剂应用范围，有利于环境保护和生态平衡。虽然目前已有一些关于利用工业废渣制备各种固化剂的研究开发和应用的报道，但是在对工业废渣的利用上，还主要是以降低固化剂造价和环境保护为目的的盲目尝试，没有一定理论指导。本文提出了固化剂优化设计的基本理论，其中包括固化土形成最佳结构需要的水化物、土样化学性质因素的影响以及固化土中胶结与膨胀的协调性三部分。首先，固化土结构模型指出：用于粘性土加固的固化剂的水化物应该含有胶结性水化物、膨胀性水化物，同时应该提供足够的碱度；其次，将土样中影响化学性质的多种多样的因素归结为Ca(OH)2浓度这一单一因素对其的影响；最后，介绍了利用工业废渣协调固化土中胶结和膨胀发展的一般理论。在固化剂优化设计基本理论的指导下，充分挖掘了工业废渣在固化剂制备中的技术优势（提高碱度的优势、提供膨胀的优势、改善协调性的优势），依据土样物理性质指标与固化土中水化物量的指导关系公式，成功配制出了如下配比：在利用煤矸石加固武汉土时，以水泥、煤矸石、电石渣和磷石膏为原料的固化剂，当水泥6%、煤矸石8%、电石渣6%、磷石膏5%时，这组配比加固的武汉土28天的抗压强度达到了3.0MPA，是单纯采用水泥加固的3.75倍，并可节省水泥76%，充分体现了利用工业废渣配制软土固化剂的技术效益、经济效益和社会效益。最后，本文给出了固化剂优化设计一般程序：首先，根据土样的液限WL和液性指数IL来计算用于包裹胶结土团粒的水泥用量，在此基础上以膨胀协调理论为依据，得出水泥和胶凝性废渣的掺入比；其次，根据土样孔隙率e来计算膨胀性水化物的量；最后，根据试验或根据土样的化学性质指标如pH、离子交换容量等指标来计算土样Ca(OH)2饱和所需要的 Ca(OH)2用量或其他可以提高固化土孔隙液Ca(OH)2饱和度的碱性组分的用量，最终固化剂由上述三部分组成。