超细矿粉对水泥土力学性能的影响

目的研究水泥和超细矿粉复掺对水泥土力学性能的影响,比较不同掺量水泥和超细矿粉所引起水泥土无侧限抗压强度变化之间的差异.方法在固化剂掺量10%条件下,分别测试了不同超细矿粉和氢氧化钙掺量下水泥土的无侧限抗压强度,分析水泥掺量对大掺量超细矿粉水泥土的应力-应变曲线;利用扫描电子显微镜分析固化水泥土的微观结构.结果养护龄期7 d时,超细矿粉水泥土无侧限抗压强度随超细矿粉取代率增加呈下降的趋势,但下降幅度逐渐减小;养护龄期14 d和28 d时,随超细矿粉取代率增加,水泥土无侧限抗压强度呈先减小后增大的趋势.当超细矿粉的取代率为80%时,养护7 d时的水泥土无侧限抗压强度下降了29%,而相同超细矿粉取代率的水泥土在14 d和28 d时的无侧限抗压强度分别提高了9.3%和15%.超细矿粉掺入有利于改善水泥土结构的密实性,掺量为80%的水泥土结构表面有絮状胶凝物和针状钙矾石生成.结论水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺量的增大和养护龄期的延长而提高;水泥的掺入可以改变水泥土的弹性模量;随水泥掺量增加,水泥土应力峰值增大;超细矿粉可细化水泥土的孔隙,使结构更加密实.     

集料含量对掺矿物掺合料水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对不同集料体积掺量及掺合料配制的水泥基材料在室温、Na_2SO_4溶液浓度为5和50 g/L时的损伤破坏过程进行分析,并采用压汞法、扫描电镜-背散射电子图像分析和能谱扫描等方法得到相应水泥基材料的微观结构,研究了矿物掺合料和集料含量对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理.结果表明:单掺石灰石粉造成的硬化浆体孔隙率增加,不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀;尽管大掺量矿粉使得体系孔隙率有所增加,但仍能有效改善浆体孔结构,使大于10 nm以上毛细孔明显减少,从而显著提高水泥基材料抗硫酸钠侵蚀能力;纯硅酸盐水泥或单掺石灰石粉体系中,经Na_2SO_4溶液腐蚀后,试件的损伤程度随集料体积掺量增大而有所加剧.集料对矿粉试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响却并不明显;微观分析表明,主要膨胀性产物石膏倾向于分布在临近集料区域,这也是导致含集料试件加剧破坏的重要原因.     

硫酸铵和硫酸钠溶液侵蚀下水泥土力学性质试验研究

为研究硫酸铵和硫酸钠溶液侵蚀下水泥土的力学性质,将制备的水泥土试块置于不同浓度的硫酸铵和硫酸钠溶液中进行长期(150 d)浸泡,通过无侧限抗压强度试验,得到无侧限抗压强度随侵蚀溶液浓度和侵蚀时间的变化规律,分析硫酸铵和硫酸钠溶液侵蚀对水泥土力学性质的影响。研究结果表明:硫酸铵和硫酸钠溶液对水泥土均具有侵蚀作用,浓度越大,侵蚀越显著;浸泡时间越久,侵蚀越明显;在侵蚀早期,硫酸钠浓度在一定范围内对水泥土的抗压强度增长有利,在短期内硫酸钠溶液可以提高水泥土试块无侧限抗压强度;在相同SO_4~(2-)浓度下,硫酸铵溶液侵蚀下的水泥土抗压强度要低于硫酸钠溶液侵蚀下的抗压强度,铵盐会对水泥土的力学性质产生影响;硫酸盐对水泥土的侵蚀作用要远大于铵盐对水泥土侵蚀作用。     

偏高岭土对水泥土应力-应变特性影响分析

为了研究山西偏高岭土对水泥土应力-应变曲线的影响,采用无侧限抗压强度试验对不同偏高岭土掺量、不同龄期水泥土的应力-应变特征影响规律进行分析。试验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,水泥土峰值应力先增加后减小,当掺量为3%时,峰值应力达到最大;随着抗压强度的增加,极限应变总体呈减小趋势,变形模量呈线性增加。     

硫酸钠溶液对纤维水泥土耐久性能的影响

根据内蒙古河套灌区土质特性,通过正交试验方法分析得到复掺玻璃纤维粉煤灰水泥土最优配合比,进而通过选取不同浓度的Na2SO4溶液侵蚀该水泥土试件,测得相应的无侧限抗压强度值,分析在硫酸盐溶液的侵蚀环境下,不同SO2-4浓度对水泥土耐久性能的影响规律。结果表明:当SO2-4浓度很小时,对该水泥土的强度有促进作用。随着SO2-4浓度的提高,水泥土无侧限抗压强度显著降低。     

木质素磺酸钙改良粉土抗硫酸盐侵蚀性能研究

粉土是路基工程中常见的土体填料，其结构性差，在硫酸盐侵蚀环境下易受到侵蚀.为改善粉土的抗硫酸盐侵蚀性能，采用木质素磺酸钙来加固土体，通过无侧限抗压强度与抗硫酸盐侵蚀试验，分析木质素磺酸钙掺量、养护龄期和硫酸盐环境下浸泡天数对改良粉土无侧限抗压强度的影响.结果表明：改良粉土的无侧限抗压强度随木质素磺酸钙掺量的增加先增大后减小，随养护龄期的增长逐渐提高.其他条件相同下，当掺量为5%养护龄期为28 d时，试样的无侧限抗压强度最大为394.6 kPa,是未处理粉土的5.46倍.同时，此时改良粉土的抗硫酸盐侵蚀性能最好，在硫酸盐环境下浸泡28 d后改良粉土的无侧限抗压强度是侵蚀后素粉土的4.9倍.SEM试验结果表明，掺入适量木质素磺酸钙可对土体内部孔隙进行填充，使土体强度、抗硫酸盐侵蚀性能增强.     

低温下水泥改性弱膨胀土抗压性能试验与分析

对合肥地铁建设中所遇到的弱膨胀土,为了得到冻结水泥土的最佳水泥掺量,进行了8种不同掺入比和-10℃与8℃下的无侧限抗压强度试验。定义了水泥掺入效率,定量地研究了不同掺入区间水泥掺量对无侧限抗压强度的影响。根据试验结果,水泥改性和冻结都能明显提高土体强度,冻结条件下,水泥掺量超过15%后掺入效率由7%降到3%以下。8℃条件下,水泥掺量15%时水泥土无侧限抗压强度达到峰值。根据所得应力-应变曲线,水泥的掺入较大地降低了土体的延性,曲线由应变硬化型变为应变软化型。冻结能有效提高水泥土延性,其峰值应变由2%提高到7%以上。研究从强度和受力变形特性两方面总结了温度和水泥掺量对改性弱膨胀土性质的影响,证明了水泥改性和冻结法对土体的联合加固效果。     

碱激发剂对碱矿渣砂浆抗压强度的影响

研究了碱激发剂(Na_2SO_4、Na_2SO_4+NaOH、Na_2SO_4+Na_2SiO_3)对碱矿渣砂浆抗压强度的影响.研究表明,与单独采用Na_2SO_4作为激发剂时的碱矿渣砂浆抗压强度相比,采用Na_2SO_4和NaOH作为复合激发剂,碱矿渣砂浆抗压强度略低;采用Na_2SO_4和Na_SiO_3作为复合激发剂,碱矿渣砂浆抗压强度有明显的提高,但Na_2SiO_3掺量不宜超过2.5%.通过试验结果对比得出碱矿渣水泥最佳配方:普通硅酸盐水泥∶Na_2SO_4∶矿渣∶Na_2SiO_3=10%∶5%∶85%∶2.5%,所配制砂浆(最佳碱矿渣水泥∶砂∶水=492∶522∶168)的28d抗压强度达到53.7MPa.     

复合矿粉水泥土的无侧限抗压强度试验

将工业中生产的废渣制作成的复合矿粉掺加至水泥土中,既增强其性能,同时也可达到利废环保的目的。通过室内无侧限抗压强度试验,运用正交试验方法研究了影响复合矿粉水泥土抗压强度的主要因素及其影响规律。通过极差和方差分析可知,水泥掺量对复合矿粉水泥土的无侧限抗压强度的影响最大,其次是龄期,复合矿粉的影响最小。复合矿粉水泥土的早期强度提高主要是由于水泥的水化,而由矿粉和粉煤灰组成的复合矿粉具有微集料效应和火山灰效应,从而可改善水泥土的强度。     

粉煤灰水泥土力学特性试验研究

针对上海苏州河区域的软土特点,将粉煤灰和水泥作为固化材料加固饱和软黏土,研究粉煤灰对水泥土力学特性的影响.通过无侧限抗压强度试验,研究了不同粉煤灰掺量、水泥掺量以及不同龄期对水泥土强度和变形特性的影响;通过Matlab数据拟合,提出了水泥粉煤灰固化土的强度预测方法.随着龄期的增长和粉煤灰掺量的增加,固化土的应力应变关系由塑性破坏转变成脆性破坏.当粉煤灰掺量过高时,水泥土中易发生耦合反应,影响固化效果.因此,水泥掺量与粉煤灰掺量比例为1∶1,且粉煤灰最佳掺量为14%~18%.     

水泥土工作机理试验研究

通过室内试验研究了不同水泥掺量、养护龄期对水泥土抗压强度的影响。试验结果表明：随着水泥掺量的增加,水泥土的抗压强度呈增长趋势;随着龄期的增长,水泥土的抗压强度也增大。同时还获得了水泥土材料的应力——应变全过程曲线,并对其进行了分析。     

聚丙烯纤维改性水泥土的力学性能研究

目的研究聚丙烯纤维对水泥土的增强增韧作用,对比聚丙烯纤维掺量对水泥净浆及水泥土力学性能的影响规律和作用机制,提高水泥土的力学性能.方法在活性矿粉改性水泥土的优化配比基础上,将适量聚丙烯纤维掺入至水泥净浆和水泥土,测定其立方体抗压强度及圆柱体劈裂抗拉强度,同时利用扫描电子显微镜观察试件的断面形貌.结果随纤维体积掺量由0逐步提高至2%,水泥净浆的抗压强度和劈裂抗拉强度均明显增大,在2%纤维掺量情况下,7 d、28 d抗压强度分别提高了62.69%和50.28%,抗拉强度提高122.28%和57.30%,7 d和28 d拉压比也分别提高至0.13和0.10.聚丙烯纤维在水泥土中表现出更为显著的增强作用,0.5%体积掺量下的28 d抗压强度提高了60.23%,但纤维掺量进一步提高反而导致强度的下降;水泥土的抗压强度随胶凝材料掺量的提高而不断增大.结论聚丙烯纤维的引入可明显提高水泥基材料如水泥土的力学性能,尤其是早期的抗拉强度和拉压比即断裂韧性,但以水泥为基本功能组分的胶凝材料仍是水泥土力学性能的基本保证.     

矿粉掺量对膨胀稳定性浆液性能的影响

为解决普通水泥浆液析水率高、结石体体积收缩的问题,首先,以普通水泥浆液为基础,通过掺加膨润土和外加剂配制出一种膨胀稳定性浆液,进而掺加矿粉等量替代水泥;然后,分析矿粉掺量对浆液析水率、流动度、凝结时间以及结石体抗压强度、膨胀性、抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律;最后,采用XRD和SEM方法分析矿粉对浆液水化产物以及结石体微观结构特征的影响。研究结果表明：掺加矿粉不仅能保证浆液稳定性,而且能有效提高浆液的流动度和胶凝时间,有利于浆液在地层中的注入与扩散;掺加矿粉能够明显提升结石体强度和抗硫酸盐侵蚀能力,且当矿粉掺量比为45%时,提升效果最明显,而结石体自由膨胀率明显下降。随矿粉掺量增大,结石体内钙矾石衍射峰降低且数量减少,表明矿粉不利于结石体膨胀性的发挥;二氧化硅衍射峰随龄期增长而降低,矿粉掺量比为60%时,结石体内仍可见矿粉颗粒,表明矿粉活性随养护龄期增长而逐渐激发,但掺量过大时,矿粉无法完全反应,导致结石体强度增幅减小。掺加矿粉有利于提升膨胀稳定性浆液可注性、强度与抗侵蚀能力,但不利于发挥其膨胀性。     

电脉冲下矿物掺合料对砂浆硫酸盐侵蚀的影响

通过对掺与不掺矿物掺合料的水泥砂浆分别在电脉冲和浸泡条件下进行外观和强度比较,研究了电脉冲作用下矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜和能谱仪对试件内部进行了微观结构分析.试验结果表明:电脉冲加速了外部SO_4~(2-)向砂浆内部迁移,SO_4~(2-)与水泥水化产物反应生成大量钙矾石,使得试件短时间内出现明显的开裂、脱落以及强度损失;矿物掺合料改善了砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越高改善效果越明显,然而在电脉冲作用下掺矿物掺合料的砂浆仍受到明显的硫酸盐侵蚀.可见,电脉冲加速了硫酸盐侵蚀,这为快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能提供了新的思路.     

冻融循环条件下聚丙烯酰胺水泥土损伤劣化特征研究

研究聚丙烯酰胺水泥土在冻融循环条件下所表现出的损伤劣化特征对于水泥土材料在寒区工程建设中的应用具有重要的参考价值。配制15%水泥掺量和3%、5%、7%、10%聚丙烯酰胺掺量的水泥土试件共20组,在冻结温度为-20℃,融解温度为20℃条件下,分别进行0,3,9和15次冻融循环试验;并在不同循环次数后对水泥土试样进行质量变化测定和无侧限抗压强度试验。在此基础上,采用扫描电镜分析水泥土内部微观结构变化,探讨冻融循环条件下聚丙烯酰胺水泥土的损伤劣化机制。结果表明,掺入适当的PAM可以有效提高水泥土的抗压强度;当聚丙烯酰胺掺量一定时,水泥土抗压强度随着冻融循环次数的增加而降低;当冻融循环次数一定时,水泥土抗压强度随着聚丙烯酰胺掺量的增加而呈现出先增后降的变化趋势,且水泥土强度的提高对聚丙烯酰胺存在一个最优掺量。     

掺铜渣水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

本试验通过改变铜渣比表面积和激发剂用量并以10%、20%、30%的掺量掺入硅酸盐水泥制成水泥胶砂试件,在硫酸盐溶液中侵蚀一定龄期,研究不同性状的铜渣水泥试件抗蚀性能的变化规律。同时利用XRD衍射试验对试件侵蚀产物进行分析。试验结果表明:铜渣活性被激发后,与水泥水化产物Ca(OH)2发生化学反应,生成的水化硅酸钙可提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能;而激发剂Na_2SO_4的引入,可直接增加水泥基内部的硫酸根离子的浓度,对水泥基的抗硫酸盐性能有不利影响。     

掺有铜渣的水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能

本试验通过改变铜渣比表面积和激发剂用量并以10%、20%、30%的掺量掺入硅酸盐水泥制成水泥胶砂试件,在硫酸盐溶液中侵蚀一定龄期,研究不同性状的铜渣水泥试件抗蚀性能的变化规律。同时利用XRD衍射试验对试件侵蚀产物进行分析。试验结果表明:铜渣活性被激发后,与水泥水化产物Ca(OH)2发生化学反应,生成的水化硅酸钙可提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能;而激发剂Na_2SO_4的引入,可直接增加水泥基内部的硫酸根离子的浓度,对水泥基的抗硫酸盐性能有不利影响。     

硫酸盐侵蚀环境下再生细骨料砂浆的破坏机理

采用硫酸钠溶液长期浸泡的方式,并通过测试砂浆抗压强度变化特征,研究再生细骨料掺量对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响,同时利用IR光谱、XRD衍射以及SEM等微观测试技术对其损伤破坏机理进行分析.研究结果表明:砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能随着再生细骨料掺量的增大而下降,当掺量大于40%时,下降尤为明显.微观测试分析表明:再生细骨料砂浆发生硫酸盐侵蚀破坏是钙矾石和石膏等腐蚀产物的共同作用结果,然而当再生细骨料掺量较低时(20%),钙矾石为破坏的主导因素,随着掺量的增加(≥60%),石膏成为破坏的主导因素;此外,上述腐蚀产物的数量随再生细骨料掺量的增多而增加.     

不同外加剂改性水泥土强度特性及细观结构分析

以粉煤灰、硅灰、石膏作为外加剂,与杭州典型工程粉质黏土和水泥混合制作改性水泥土,通过室内无侧限抗压强度试验研究了外加剂种类和掺量及养护龄期对改性水泥土强度的影响,并通过扫描电镜试验从微观角度阐释其强度变化规律的成因.研究结果表明：粉煤灰、硅灰、石膏三种外加剂对水泥土强度特性的改善效果从高到低依次为硅灰、石膏、粉煤灰;不同外加剂改性水泥土强度主要增长期均在14 d左右;以掺量为10%的硅灰和掺量为21%的水泥制作的硅灰改性水泥土在28 d养护龄期的强度最优,为8.11 MPa;未掺入外加剂的水泥土在微观上呈针尖状聚合结构,外加剂可通过填充针尖状聚合结构缝隙使水泥土形成稳定且更为致密的空间网状结构来提升水泥土的强度.     

钢渣粉固化淤泥质水泥土强度特性试验研究

采用电子探针、X射线衍射、扫描电镜等研究方法,分析了钢渣粉的化学成分、矿物组成及微观结构,结果表明钢渣粉具有胶凝潜力。把钢渣粉作为淤泥质水泥土的外掺剂,制备钢渣粉淤泥质水泥土试块,通过无侧限抗压强度试验研究钢渣粉掺入比对淤泥质水泥土无侧限抗压强度的影响。试验发现在水泥掺量和龄期相同的条件下,随着钢渣粉掺量的增加,水泥土试块的无侧限抗压强度先增后降,当控制好钢渣粉掺量时,可以有效提高淤泥质水泥土的强度。最后,在结合试验数据的基础上,从理论上分析了水泥和钢渣粉加固淤泥质土的作用机理,为钢渣粉在水泥土中的应用提供了理论依据。