力學(xué)特性試驗(yàn)研究

廢鋼渣與黏土的混合土材料力學(xué)特性試驗(yàn)研究摘要:目的了解廢鋼渣與黏土的混合土材料的力學(xué)特性，為廢鋼渣在黏土地基處理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。方法通過(guò)分析廢鋼渣的礦物成份、理化性能，提出了用廢鋼渣作為主要地基處理材料的設(shè)想；并且根據(jù)廢鋼渣與黏土的混合土的三軸壓縮，研究廢鋼渣及其混合物的力學(xué)特性。結(jié)果總結(jié)出廢鋼渣與黏土的配合比及齡期的變化對(duì)混合土力學(xué)性質(zhì)影響的基本規(guī)律，廢鋼渣與黏土的混合土材料的粘聚力、內(nèi)摩擦角、最大主應(yīng)力差、初始彈性模量均較大，所以采用廢鋼渣對(duì)黏土攪拌壓實(shí)后，處理后的土體與自然土體相比較，可有效地提高地基的承載能力、降低基礎(chǔ)的沉降量。結(jié)論廢鋼渣可以作為一種環(huán)保型地基改良材料應(yīng)用到軟土地基處理中去，從而維持建筑物的長(zhǎng)期使用性能。關(guān)鍵詞:廢鋼渣；力學(xué)特性；三軸壓縮試驗(yàn)；循環(huán)利用0引言加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和資源有效利用是當(dāng)今世界主題，鋼渣作為鋼鐵工業(yè)的主要副產(chǎn)品之一，是煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的15%一20%[1]，鋼渣作為一種廢棄資源如何科學(xué)有效地綜合利用、變廢為寶、應(yīng)用到土木工程建設(shè)中是一項(xiàng)重要的課題。對(duì)于廢鋼渣的礦物成份、理化性能及其基本力學(xué)特性，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，同時(shí)取得了大量的研究成果。對(duì)于工業(yè)廢鋼渣的再利用上，在諸如日本美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，廢鋼渣已充分應(yīng)用到工程建設(shè)中，其回收率基本達(dá)到100%。而我國(guó)對(duì)于廢鋼渣的回收再利用上只有國(guó)外的一半左右，研究深度和廣度不夠，資源流失比例仍然不小。本文主要通過(guò)分析廢鋼渣的礦物成份、理化性能，提出了用廢鋼渣作為主要地基處理材料的設(shè)想；并且根據(jù)廢鋼渣與黏土的混合土的三軸壓縮，研究廢鋼渣及其混合物的力學(xué)特性，為廢鋼渣在軟土地基處理中的應(yīng)用提供理論依據(jù)；再通過(guò)進(jìn)一步的分析廢鋼渣在處理軟土地基中的作用機(jī)理、作用效果以及合理的應(yīng)用形式，綜合論證廢鋼渣在可以作為一種環(huán)保型地基改良材料應(yīng)用到軟土地基處理中去，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)下部的軟土層進(jìn)行整體或局部地基處理，以提高地基的承載力，降低基礎(chǔ)的沉降量，從而維持建筑物的長(zhǎng)期使用性能。根據(jù)各種分析及試驗(yàn)所得出的數(shù)據(jù)表明，廢鋼渣可以作為一種環(huán)保型材料應(yīng)用到軟土地基處理中去。不僅達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，也可以在本地區(qū)乃至我國(guó)取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。同時(shí)，本課題的實(shí)施將為復(fù)合地基的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)，在巖土工程理論與實(shí)踐的發(fā)展等方面上有著重要意義。1材料的物理化學(xué)性質(zhì)及試件制作由于化學(xué)成分及冷卻條件不同造成鋼渣外觀形態(tài)、顏色差異很大。具體見(jiàn)參考文獻(xiàn)[17]本文未對(duì)所采用廢鋼渣的化學(xué)成分進(jìn)行具體分析。由于原礦石成分、制作工藝等原因，廢鋼渣的化學(xué)成分有所變化，其力學(xué)特性也稍有變化。根據(jù)日本廢鋼渣協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果[15-16]，其主要化學(xué)成分為CaO、SiO2、T-Fe、MgO、Al2O3，各礦物質(zhì)成份的平均含量如表[17]。無(wú)論是水淬高爐渣，還是制鋼渣都具有較強(qiáng)的水硬性。并且由于CaO的影響，與水反應(yīng)，廢鋼渣的PH值可達(dá)到10-12，采用廢鋼渣進(jìn)行地基處理，一方面可以提高地基承載力，同時(shí)達(dá)到基礎(chǔ)防腐的目的。表2廢鋼渣與黏土的混合土材料試樣制備比例配合比廢鋼渣質(zhì)量/kg黏土質(zhì)量/kg摻水量/mLGc100—7.52000Gc801.56.02000Gc603.04.52000Gc404.53.02000本實(shí)驗(yàn)中的試料采用鞍山鋼鐵公司制鋼渣與黏土混合制成。廢鋼渣與黏土的混合土材料三軸壓縮試驗(yàn)根據(jù)圍壓σ3（50kPa、100kPa、150kPa）、養(yǎng)護(hù)齡期D（1d、3d、7d）、試塊的配合比（Gc100、Gc80、Gc60、Gc40）的不同進(jìn)行分類（注：Gc100、Gc80、Gc60、Gc40分別代表黏土占固體材料的含量為100%、80%、60%、40%），具體見(jiàn)表2。但是考慮到黏土的蠕變特性（應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象），以及黏土受含水率影響很大等因素，所以100%純黏土只進(jìn)行養(yǎng)護(hù)齡期為一天（D=1d）的三軸壓縮試驗(yàn)，共計(jì)30種組合條件。由于試料顆粒組成較為均勻，具有普遍的代表性，而且經(jīng)過(guò)先期試驗(yàn)摸索比較，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)的精度與可再現(xiàn)性很強(qiáng)，故在同一種條件下實(shí)施3組三軸壓縮試驗(yàn)，總計(jì)90組試驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表3。表3廢鋼渣與黏土的混合土材料三軸壓縮試驗(yàn)方案配合比D=1dD=3dD=7dσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaGc100√√√——————Gc80√√√√√√√√√Gc60√√√√√√√√√Gc40√√√√√√√√√分別稱取一定質(zhì)量的廢鋼渣和黏土，充分?jǐn)嚢杌旌虾?，加?000ml水，再次攪拌均勻。將攪拌均勻的混合料分四層裝入直徑為39.1mm，高度為80mm的擊實(shí)筒內(nèi)分層擊實(shí)，每20mm層深擊一次，每次擊10下，錘擊高度約為20cm。然后將試樣兩端削平，取出試樣，稱重，裝入托盤放置于塑料薄膜內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。為了確保實(shí)驗(yàn)精度，對(duì)試塊質(zhì)量進(jìn)行抽樣檢查，檢查比例約為總制作試塊的1/3，以保證同組試塊中的各試塊間的質(zhì)量誤差小于±1g。廢鋼渣與黏土的混合土材料三軸壓縮試驗(yàn)所用試樣制備完成后，考慮到黏土的蠕變特性（應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象），以及黏土受含水率影響很大等因素，裝入托盤放置于塑料薄膜內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)齡期D分別為1天、3天、7天（1d、3d、7d）。試樣在各齡期下的物理參數(shù)見(jiàn)表4。表4廢鋼渣與黏土的混合土材料試樣各齡期下的物理參數(shù)配合比平均干密度/（g·cm-3）平均含水量（D=0d）/%平均含水量（D=1d）/%平均含水量（D=3d）/%平均含水量（D=7d）/%Gc1001.6320.4320.24——Gc801.6222.4322.3922.2321.40Gc601.6521.8721.6020.9220.28Gc401.6325.6525.3824.4222.96由于試塊制作過(guò)程中，嚴(yán)格控制試塊的質(zhì)量、密實(shí)度、垂擊高度和垂擊數(shù)，并且所有試塊摻水量相等，所以在一定體積下不同配合比的試塊密度、含水量都變化不大。本實(shí)驗(yàn)中所用廢鋼渣經(jīng)篩分后，最大粒徑小于4.00mm，粒徑小于1mm的占80%以上，含土量占6%左右。采用該種廢鋼渣試料進(jìn)行其與黏土混合材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，具有較高的代表性。所采用的廢鋼渣粒徑分布見(jiàn)圖參考文獻(xiàn)[17]。為了減少試樣的差異，采用了重塑黏土試樣。土樣取自沈陽(yáng)市渾南新區(qū)雍熙金園的深基坑工地，為了減少試驗(yàn)土樣之間的差異，本次取樣采用抓勾機(jī)挖取，為5—8米之間的粉質(zhì)粘土層，在同一斗內(nèi)切取大塊土樣，以保證試驗(yàn)土樣的均勻性。然后，用木錘在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)敲碎所取的大塊土樣，將敲碎的土樣放置烘箱內(nèi)，在溫度110oC下經(jīng)歷24小時(shí)進(jìn)行烘干，使用石碾將烘干后的黏土土樣粉碎，再經(jīng)過(guò)人工篩分，取粒徑2mm以下的土顆粒，顆粒組成較為均勻，具有普遍的代表性。其中，黏土的液限wL=21.06%，塑限wP=16.19%。本實(shí)驗(yàn)采用應(yīng)變控制式三軸剪切滲透試驗(yàn)儀,儀器的基本組成見(jiàn)參考文獻(xiàn)[17]。2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析本文通過(guò)對(duì)廢鋼渣與黏土的混合土材料的三軸壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)，分別從主應(yīng)力差、彈性模量、粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ幾方面進(jìn)行分析。2.1主應(yīng)力差-軸向應(yīng)變關(guān)系、初始彈性模量的分析通過(guò)對(duì)廢鋼渣與黏土的混合土材料的三軸壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪出主應(yīng)力差-軸向應(yīng)變關(guān)系曲線?，F(xiàn)從中取出3組關(guān)系曲線進(jìn)行舉例分析說(shuō)明。第一組：相同配合比、齡期，不同圍壓的比較。Gc80,D=1d不同圍壓的比較。其中①、②、③分別代表σ3=50kPa、100kPa、150kPa,如圖3所示。第二組：相同圍壓、齡期，不同配合比的比較,σ3=100kPa,D=1d不同配合比的比較。其中①、②、③、④分別代表Gc100、Gc80、Gc60、Gc40,如圖4所示。第三組：相同圍壓、配合比，不同齡期的比較,σ3=100kPa,Gc60不同齡期的比較,其中①、②、③分別代表D=1d、3d、7d,如圖5所示。③②③②①ε/（%）(σ1-σ3)/kPa圖3Gc80D=1d不同圍壓③②①ε/（%）(σ1-σ3)/kPa④圖4σ3=100kPaD=1d不同配合比ABABε/（%）度包線(σ1-σ3)/kPa(σ1-σ3)maxGs80D=1dσ3=50kPa③②①圖5σ3=100kPaGc60不同齡期ε/（%）(σ1-σ3)/kPa圖6割線彈性模量示例圖根據(jù)齡期、圍壓、配合比的不同，由鋼渣與黏土的混合土材料的主應(yīng)力差-軸向應(yīng)變關(guān)系曲線得出不同條件下的最大主應(yīng)力差σ1-σ3，匯總數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。表5：鋼渣與的混合土材料（σ1-σ3）maxkPa配合比D=1dD=3dD=7dσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaGc10051.859.669.0——————Gc80114.9150.1203.8119.8165.7237.8127.8188.3252.9Gc60184.3308.2462.9190.6323.8483.6206.9366.5470.3Gc40170.1315.0533.5191.6341.8537.5202.3378.5536.5通過(guò)圖3、圖4、圖5和表5可以看出，在配合比、D都相同時(shí)，隨著σ3增加，（σ1-σ3）max顯著變大；在σ3、配合比都相同時(shí)，隨著D的增加，（σ1-σ3）max變化范圍不大；在σ3、D都相同時(shí)，隨著廢鋼渣摻入量的逐漸增加，（σ1-σ3）max逐漸變大。為了便于分析、說(shuō)明問(wèn)題，根據(jù)主應(yīng)力差—軸向應(yīng)變平均關(guān)系曲線，規(guī)定其極限主應(yīng)力差的50%，對(duì)應(yīng)地主應(yīng)力差與相應(yīng)應(yīng)變值之比為割線彈性模量E50，即E50=A/B,其中A為極限主應(yīng)力差的50%對(duì)應(yīng)在縱向應(yīng)力軸上的讀數(shù)；B為極限主應(yīng)力差的50%對(duì)應(yīng)在橫向應(yīng)變軸上的讀數(shù)。故筆者根據(jù)圍壓、配合比、齡期的不同，由各種條件下的廢鋼渣與黏土的混合土材料的主應(yīng)力差—軸向應(yīng)變平均關(guān)系曲線，分別計(jì)算出其在不同條件下的割線彈性模量E50。將計(jì)算所得出的所有割線彈性模量進(jìn)行匯總，得出表6。并對(duì)E50進(jìn)行分析比較，以明確采用廢鋼渣處理黏土的變形特性。 表6鋼渣與黏土的混合土材料E50kPa配合比D=1dD=3dD=7dσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaσ3=50kPaσ3=100kPaσ3=150kPaGc1000.670.831.08Gc801.581.821.731.821.772.461.742.073.13Gc605.024.397.014.694.785.756.726.716.35Gc405.494.749.015.795.519.005.475.978.19由表6可以看出，在σ3、配合比都相同時(shí)，由于廢鋼渣與黏土的混合土材料試塊在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，水份揮發(fā)得到很大程度地限制，所以隨著D的增加，E50具有變大范圍不大；在σ3、D都相同時(shí)，隨著廢鋼渣摻入量的逐漸增加，E50逐漸變大。而在配合比、D都相同時(shí)，隨著σ3增加，E50逐漸變大。具有與一般土體隨著深度的增加彈性模量逐漸增大，而隨著土體深度的進(jìn)一步加深，其彈性模量趨于定值的相同性質(zhì)。2.2粘聚力才c、內(nèi)摩擦角φ的分析粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ是用來(lái)衡量土的抗剪強(qiáng)度的重要物理參數(shù)，故根據(jù)對(duì)廢鋼渣與黏土的混合土材料的三軸壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪出全部強(qiáng)度包線，現(xiàn)從中取出2組強(qiáng)度包線分析說(shuō)明。第一組：相同配合比，不同齡期的比較（如圖7中a、b、c、所示）。第二組：相同齡期，不同配合比的比較（如圖7中d、e、f、g所示）。(b)Gc80D=3d抗剪強(qiáng)度包線(a)Gc80D=1d抗剪強(qiáng)度包線(b)Gc80D=3d抗剪強(qiáng)度包線(a)Gc80D=1d抗剪強(qiáng)度包線(d)Gc100D=1抗剪強(qiáng)度包線(c)Gc80D=7d抗剪強(qiáng)度包線(d)Gc100D=1抗剪強(qiáng)度包線(c)Gc80D=7d抗剪強(qiáng)度包線(f)Gc60D=1d抗剪強(qiáng)度包線(e)Gc80D=1d抗剪強(qiáng)度包線(f)Gc60D=1d抗剪強(qiáng)度包線(e)Gc80D=1d抗剪強(qiáng)度包線(g)Gc40D=1抗剪強(qiáng)度包線(g)Gc40D=1抗剪強(qiáng)度包線圖7：抗剪強(qiáng)度包線為了更直觀、準(zhǔn)確地觀察出c和φ的變化，由鋼渣與黏土的混合土材料的抗剪強(qiáng)度包線得出的在不同條件下的c和φ，將其數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表7。表7鋼渣與黏土的混合土材料粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ配合比D=1dD=3dD=7dc/kPaφ/(°)c/kPaφ/(°)c/kPaφ/(°)Gc10020.05Gc8022.21818.52221.723Gc609.4366.43719.736Gc402.9392.3398.439由表7、圖7可以看出，D相同，在黏土中摻入少量廢鋼渣，c變化不大、φ迅速變大；而隨著廢鋼渣摻入量進(jìn)一步增加，具有c逐漸減小、φ逐漸變大的趨勢(shì)。在配合比都相同時(shí)，由于廢鋼渣與黏土的混合土材料試塊在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，水份揮發(fā)得到很大程度地限制，隨著D的增加，c和φ都變化不大。綜上所述，依照廢鋼渣與黏土的混合土材料的三軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)對(duì)由主應(yīng)力差—軸向應(yīng)變平均關(guān)系曲線所得到的(σ1-σ3)max、E50、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c與φ所進(jìn)行的比較分析，可以看出隨著黏土中廢鋼渣摻入量的增加，E50在逐漸變大。所以，采用廢鋼渣對(duì)黏土攪拌壓實(shí)后，處理后的土體與自然土體相比較，彈性模量得以增大、壓縮性得以降低，可一定程度上降低基礎(chǔ)的沉降量。另外，隨著黏土中廢鋼渣摻入量的增加，c逐漸減小、φ逐漸變大，并參照表7，可以說(shuō)明采用廢鋼渣對(duì)黏土攪拌壓實(shí)后，處理后的地基土的承載能力將有一定地提高。3.結(jié)論筆者對(duì)廢鋼渣與黏土的混合土材料進(jìn)行大量物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，對(duì)其物理力學(xué)特性進(jìn)行分析和研究，明確采用廢鋼渣進(jìn)行地基處理的適宜性。由試驗(yàn)結(jié)果得出，在一定的摻和量范圍內(nèi)，并保證廢鋼渣的水穩(wěn)定性的前提下，廢鋼渣與黏土的混合土材料具有以下特性：（1）采用廢鋼渣對(duì)黏土攪拌壓實(shí)后，E50逐漸增大，壓縮性逐漸降低，變形逐漸減??；（2）采用廢鋼渣對(duì)松軟黏土攪拌壓實(shí)后，處理后的地基土的承載能力將有所提高；（3）廢鋼渣可以作為一種環(huán)保型材料應(yīng)用到黏土的地基處理中，以提高地基承載力。本文僅從室內(nèi)試驗(yàn)的角度，研究了廢鋼渣與黏土的混合土材料的力學(xué)特性，而且，在室內(nèi)試驗(yàn)中，各試料中水的摻入量為一定，水摻入量對(duì)該混合體材料的影響尚需進(jìn)一步研究。另外，由于鋼渣有效鈣成分含量較高，摻具有一定塑性指數(shù)的黏性土是地基處理應(yīng)用研究的一個(gè)主要方向，廢鋼渣與黏土的混合土材料的物理力學(xué)特性，將在下一步的試驗(yàn)中研究分析。而如何將廢鋼渣實(shí)際應(yīng)用于地基處理中尚需大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與理論分析研究。參考文獻(xiàn)：[1]董保澍.固體廢物的處理與利用(第2版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1999.[2]單志峰.國(guó)內(nèi)外鋼渣處理技術(shù)與綜合利用技術(shù)的發(fā)展分析[J].工業(yè)安全與防塵，2000.(2):27.[3]H.Y.Poh，GurmelS.Ghataora，NizarGhazireh.SoilStabilizationUsingBasicOxygenSteelSlagFines[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering?ASCE，2006.18(2):230-240.[4]CaijunShi.SteelSlag—ItsProduction，Processing，Characteristics，andCementitiousProperties[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering?ASCE，2004.16(3):230-236.[5]王琳，孫本良，李成威.鋼渣處理與綜合利用[J].冶金能源，2007.26(4):54-57.[6]張繼香，李啟令，徐莉，等.鋼渣代砂建筑砂漿的性能研究[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2006.9(5):623-626.[7]賀蔚波.鋼渣擠密樁處理地基[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2001.23(4):106-108.[8]徐紅江，付貴勤，朱苗勇.鋼渣膨脹性的實(shí)驗(yàn)[J].環(huán)境工程，2006.24(6):62-64.[9]龔曉南.復(fù)合地基設(shè)計(jì)和施工指南[M].北京:人民交通出版社，2003.8.[10]李偉，竹內(nèi)謹(jǐn)治，山本春行.一種筏板與柱形及外圍墻式地基改良相結(jié)合的復(fù)合基礎(chǔ)[P].中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局.0090253.3.2007[11]H.Yamamoto，W.Li.Anewraftfoundationsystemwithshallowsoilimprovement[C].CollaborationandHarmonizationinCreativeSystems-Hara(ed.)?2005Taylor&FrancisGroup.2005.9:797-804.[12]WeiLi，KinjiTakeuchi，HaruyukiYamamoto.Parametricfiniteelementanalysisoflimepilecompositeground[C].RecentDevelopmentsofGeotechnicalEngineeringinSoftGround.2005.10:350-357.[13]WeiLi，F(xiàn)engLi，KinjiTakeuchi，etal.NumericalAnalysisonaNewFoundationSystemwithColumniformSoilImprovement[C].NewFrontiersinChineseandJapaneseGeotechniques.2007.11:344-352.[14]李偉.一種復(fù)合式建筑基礎(chǔ)[P].中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局.0153524.5.2007[15]日本廢鋼渣協(xié)會(huì)西日本支部.廢鋼渣作為土木工程用材料的技術(shù)資料[R].日本廢鋼渣協(xié)會(huì)西日本支部.1983.[16]日本廢鋼渣協(xié)會(huì).廢鋼渣的特性與實(shí)用性[R].日本廢鋼渣協(xié)會(huì).1996.[17]李偉.廢鋼渣與砂土的混合土材料力學(xué)特性試驗(yàn)[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào).Teststudyonthemechanicscharacteristicsofsoilsmixedbysteelslagandclay(1.ShenyangJianzhuUniversity,Shenyang,Liaoning,China,110168;2.LiaoNingBuildingScienceResearchInstitute,Shenyang,Liaoning,China,110005)Abstract:Investigatethemechanicscharacteristicofsoilsmixedbysteelslagandclay,andprovidethetheorybasisforsteelslagonclaygroundtreatment.Bringforwardtheideathatthesteelslagasamaterialcanbeusedonthegroundtreatmentbyanalyzingthemineralcomposition,physicalandchemicalpropertiesofsteelslag.Meanwhile,basedonthetri-axialcompressiontest,weinvestigatethemechanicscharacteristicofthesoilmixedwithsteelslagandclay,andprovidethetheoreticalbasisforthest