Review on Solidification Mechanism and Performance Regulation of Fluidized Solidified Soil

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0815

Abstract

Abstract:

In recent years， fluidized solidified soil has become a research hotspot in the domestic and international building materials field due to its advantages of high fluidity， high efficiency and low cost. This paper reviews the commonly used solidification agents and solidification mechanisms of fluidized solidified soil， with a focus on evaluating the potential of utilizing various industrial wastes to partially replace traditional Portland cement in the preparation of fluidized solidified soil. From the perspective of fluidity regulation， the water-to-solid ratio is a key indicator affecting fluidity. It can be specifically regulated by the liquid limit of soil and the water demand for standard consistency of cementitious materials. The incorporation of polycarboxylate superplasticizer and fly ash can significantly improve fluidity. From the perspective of mechanical properties regulation， the addition of early strength agent such as CaCl₂ or industrial wastes like red mud and carbide slag can effectively promote the hydration reaction of cementitious materials and fill pores. Meanwhile， inducing the formation of ettringite in the system can accelerate water consolidation and enhance hydration efficiency. From the perspective of bleeding regulation， optimizing particle gradation and incorporating red mud can effectively inhibit the bleeding phenomenon. In the long term， it is necessary to comprehensively evaluate the solidification agent scheme and its comprehensive benefits from the aspects of regionality of materials， soil source properties， solidification effect， economy， low-carbon and safety.

Key words: fluidized solidified soil, industrial waste, solidification mechanism, performance regulation, fluidity, mechanical property

CLC Number:

TU506

SHU Chang, CHEN Zhenzhong, WANG Wei, MEI Youjing, WANG Ningning, ZHANG Yamei. Review on Solidification Mechanism and Performance Regulation of Fluidized Solidified Soil[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(2): 503-516.

Figures/Tables 13

Fig.1 Schematic diagrams of solidification mechanism of lime-based solidification agents［11］

Fig.2 Chemically bound water， interlayer water and gel water in C-S-H gel structure［20］

Table 1 Chemical composition of different industrial wastes［23?27］

Industrial waste	Mass fraction/%
Industrial waste	SiO₂	Al₂O₃	CaO	Fe₂O₃	MgO	SO₃	Other
Slag	24.4	18.9	43.3	1.1	6.1	4.3	1.9
Red mud	26.8	24.0	15.6	7.0	1.2	—	25.4
Fly ash	52.7	25.8	3.8	9.6	1.2	0.3	6.6
Steel slag powder	46.9	5.0	26.2	15.0	—	—	6.9
Carbide slag	2.8	0.7	67.4	1.3	—	—	27.8
Circulating fluidized bed combustion ash	34.6	16.1	27.0	7.7	1.8	8.0	4.8

Table 2 Fluidity testing standards and parameters

Mold size	Parameter	Standard
Inner diameter 76 mm， height 150 mm	200~300 mm	ASTM D6103
Inner diameter 80 mm， height 80 mm	≥（180±20） mm	JHS A313
Inner diameter 75 mm， height 150 mm	Based on different application sites	DBJ51/T 188—2022

Fig.3 Fluidity loss rate over time［36］

Fig.4 Variation of fluidity with water-to-solid ratio at different water reducing agent dosages［39］

Fig.5 Influences of different water reducing agents on fluidity［43］

Fig.6 Intercalation adsorption of polycarboxylate molecules into clay minerals［47］

Fig.7 Relationship between fly ash dosage and fluidity［50］

Fig.8 Influence of CaCl2 and Ca（NO3）2 on heat release during cement hydration［51］

Fig.9 Crystal structure of ettringite［67］

Fig.10 Relationship between water-to-solid ratio and bleeding rate［25］

Fig.11 Variation curves of bleeding rate with water film thickness at different water reducing agent dosages［39］

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