掺加硅灰和石灰条件下的超盐渍土抗剪特征研究

为了揭示石灰和硅灰胶结超盐渍土的抗剪强度规律,对采自宁夏平罗县姚伏镇的超盐渍土分别掺入硅灰和石灰进行超盐渍土固化,其中,硅灰掺量分别为1%、3%、5%,石灰掺量分别为硅灰掺量的20%、40%、60%。并利用三轴仪对7、28 d龄期固化的超盐渍土进行抗剪强度指标测定。试验结果表明:7 d龄期,1%硅灰掺量的固化超盐渍土的摩擦角随石灰掺量的增加呈现先增加后减小的变化趋势,28d龄期,1%硅灰掺量的超盐渍土的摩擦角随石灰掺量的增加而减小;7、28 d龄期,3%、5%硅灰掺量的固化超盐渍土的摩擦角和黏聚力随着石灰掺量的增加而增加。鉴于超盐渍土的抗剪强度由摩擦角和黏聚力共同决定,而随硅灰和石灰掺量的增加,固化超盐渍土的摩擦角和黏聚力的变化趋势不一致,为了易于确定固化超盐渍土中硅灰和石灰土最佳掺量,文中给出了抗剪强度临界深度的判断公式,可依据判别公式来确定硅灰和石灰的最佳掺量。     

粉煤灰固化超盐渍土的抗剪强度及耐久性

利用宁夏平罗县姚伏的超盐渍土,分别掺入5%、10%、15%、20%、25%、30%的粉煤灰进行固化改良,通过三轴试验,研究7d和28d龄期压实系数为90%、93%、96%固化盐渍土的抗剪强度;定性观察分析365d龄期的固化超盐渍土的耐久性.结果表明:当粉煤灰掺量在0~10%时,黏聚力增加显著;当粉煤灰掺量在10%~30%时,黏聚力增加缓慢.当粉煤灰掺量在0~15%时,摩擦角增加缓慢;当粉煤灰掺量在15%~30%时,摩擦角增加显著.7d与28d龄期固化超盐渍土相比较:当粉煤灰掺量在15%以内时,随着龄期的增加黏聚力和摩擦角有小幅波动变化;当粉煤灰掺量在15%以上时,随着龄期的增加黏聚力有增加的趋势,而摩擦角有降低的趋势.建议利用粉煤灰固化超盐渍土时,最佳掺量控制在10%~15%.365d龄期的各组固化盐渍土均处于松散状态,因此,利用粉煤灰固化超盐渍土需进一步研究改善其耐久性.     

粉煤灰-镁渣改良超盐渍土的工程性质研究

利用宁夏平罗县的超盐渍土,分别掺入20%、25%、30%粉煤灰和镁渣替代6%、8%、10%的粉煤灰进行固化处理。通过7 d、28 d龄期的三轴试验表明,相同粉煤灰掺量的超盐渍土的黏聚力随着镁渣掺量的增加呈先减小后增加的趋势;7 d龄期的试件,相同粉煤灰掺量的超盐渍土的摩擦角随着镁渣掺量的增加呈先增加后减小的趋势。28 d龄期的试件,相同粉煤灰掺量的超盐渍土的摩擦角随着镁渣掺量的增加基本呈现增加的趋势。粉煤灰、镁渣固化的各组超盐渍土,随着龄期的变化,黏聚力和摩擦角的平均变化幅度在4.2%以内,各组试样的抗剪强度变化不明显,粉煤灰、镁渣加固盐渍土的机理主要表现为物理加固,在工程中利用粉煤灰、镁渣固化超盐渍土时,只需考虑两者的物理加固作用。     

机制砂取代率及石粉掺量对人工砂砂浆流动度与力学性能的影响

通过使用不同机制砂取代率的人工砂、采用掺入石粉部分替代水泥的方法,研究人工砂砂浆流动度及力学性能的变化规律.研究表明:随着机制砂取代率的增大,人工砂砂浆的流动度优于天然砂砂浆,且其7、28 d抗压和抗折强度随着机制砂取代率的增大而增大.掺入5%的石粉可以提高人工砂砂浆的流动度及7 d抗压和抗折强度,28 d抗压和抗折强度降低幅度在10%之内.综合考虑人工砂砂浆的流动度及力学性能,建议采用机制砂取代率为66.7%及石粉掺量为5%的人工砂.     

工业及建筑废弃物固化盐渍土的力学性能和路用性能影响

为探讨各试验因素及固化剂种类对固化盐渍土的力学性能和路用性能影响,采用单掺与双掺水泥窑粉尘、废弃混凝土再生微粉等工业及建筑废弃物作为固化方案,以初始含水率、养护龄期、固化剂掺量为试验因素,通过无侧限抗压试验研究固化盐渍土力学性能,并进行干湿与冻融耐久性试验、承载比试验,以评估固化盐渍土路用性能,采用扫描电镜试验对固化盐渍土进行微观结构分析,揭露其固化机理。结果表明：初始含水率、养护龄期、固化剂掺量、固化剂种类是影响固化盐渍土的力学性能和路用性能主要因素;养护28 d,初始含水率为9.9%、单掺30%废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的力学性能与路用性能最佳,抗压强度达到3 227.40 KPa,干湿、冻融循环后残余强度分别达到2 924.60 KPa、2 243.49 KPa;从微观分析可知,废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的土体结构变得密实且稳定。可见,初始含水率为9.9%、单掺30%废弃混凝土再生微粉固化盐渍土用作于盐渍土地区公路路基与路面基层的建设,具有一定的工程意义与经济价值。     

二次纤维改良水泥土力学性质的研究

文章研究二次纤维掺量对不同养护时间下水泥土力学性质的影响规律。为强化水泥土力学性质使其更广泛应用于工程建设,同时探究废纸资源回收再利用新途径,以废纸降解获得的二次纤维作为外加剂,通过直剪试验对比分析素土、普通水泥土和二次纤维掺量分别为2%、4%、6%的水泥土在养护7d、14d和28d下的抗剪强度特征。结果表明:(1)二次纤维掺量为4%的水泥土经过养护后抗剪强度均高于普通水泥土,而二次纤维掺量为2%的水泥土在养护7d和14d时抗剪强度高于普通水泥土;(2)添加2%的二次纤维可以使普通水泥土在养护7d和14d时,粘聚力分别提高4%和27.1%,添加4%的二次纤维可以使普通水泥土在养护28d时,粘聚力提高2倍;(3)养护时间从14d增加到28d时,普通水泥土粘聚力下降54%,二次纤维掺量为2%和4%的水泥土粘聚力仅下降42%和6%;(4)养护7d和14d时,添加二次纤维使水泥土内摩擦角增大;养护28d时,纤维分解,导致水泥土内摩擦角减小;(5)养护28d时,水泥土的粘聚力和内摩擦角与二次纤维掺量呈现明显的抛物线和倒抛物线关系。     

水泥硅微粉固化黄土的无侧限抗压强度试验研究

以固原黄土高原地区某路基黄土为研究对象,采用水泥、硅微粉对黄土进行工程性能改良。利用掺量分别为2%、4%、6%的水泥和掺量分别为5%、10%、15%的硅微粉对黄土进行固化;并分别进行了龄期为7 d、28 d和90 d的无侧限抗压强度试验。试验结果表明:固化黄土的无侧限抗压强度随着水泥、硅微粉的掺量增加呈现先增加后减小的趋势,得出了4%水泥,10%硅微粉为固化黄土的最优配比;分析了水泥、硅微粉的掺量、养护龄期与固化黄土的无侧限抗压强度之间的影响关系,为利用水泥、硅微粉固化黄土提供了理论依据和借鉴。     

不同水泥掺量下非饱和固化淤泥力学特性试验研究

为明晰非饱和固化淤泥的强度特性,通过不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水试验、无侧限抗压强度试验,探讨了水泥掺量、基质吸力和净围压对非饱和固化淤泥强度特性的影响.试验结果表明:固化淤泥的土-水特征曲线在基质吸力小于进气值时饱和度变化并不明显,而基质吸力大于进气值时,随着基质吸力的增大,固化淤泥的饱和度降低,低水泥掺量固化淤泥的土-水特征曲线位于高水泥掺量固化淤泥土-水特征曲线的下方;水泥掺量100 kg/m~3固化淤泥的应力-应变曲线表现为应变硬化,剪切时表现为体缩,而水泥掺量200、300 kg/m~3固化淤泥的应力-应变曲线均表现为应变软化,水泥掺量越高、净围压越小,应变软化趋势越明显.非饱和固化淤泥的无侧限抗压强度和抗剪强度与水泥掺量和基质吸力有关,水泥掺量越高、基质吸力越大,无侧限抗压强度和抗剪强度越大.不同水泥掺量和基质吸力条件下抗剪强度和无侧限抗压强度之间存在良好的线性关系.     

龄期及水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪指标的影响

文章以湖北省宜昌市的风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同用量的水泥,在不同养护龄期7、14、21、28d后进行标准直接剪切试验,研究了不同养护龄期以及不同水泥掺量对水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响规律。室内试验研究表明:水泥可以显著提高风化砂的抗剪强度;在相同的龄期状态下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着水泥掺量的增加而迅速增大,内摩擦角随着水泥掺量的增加先增大后减小;在相同的水泥掺量下,水泥稳定风化砂的黏聚力随着龄期的增长缓慢增大,内摩擦角随龄期的增加逐渐增大,速度先快后慢;增加水泥稳定风化砂的养护龄期,也可以提高其抗剪强度。     

冻融作用下固化盐渍土的强度劣化及微观机理研究

为探讨固化硫酸盐渍土在冻融循环作用下的强度劣化机理,采用室内正交试验,考虑冻融循环周期、固化剂掺量、含盐量等影响因素,借助三轴试验、XRD衍射试验及电镜扫描试验。对粉煤灰、氯化钙固化硫酸盐渍土在不同冻融循环周期作用下的强度劣化指标及微观结构演化规律进行了研究。结果表明：(1)冻融循环作用对固化硫酸盐渍土强度劣化影响较大,且对黏聚力影响相较内摩擦角更显著。(2)衍射分析表明固化效果越好,固化剂反应物的低矮峰越多,同时电镜扫描分析也表明土体结构越紧密,强度更优。(3)在处理盐渍土地基时,从抑制盐胀及提高土体耐久性效果来看,单掺氯化钙优于单掺粉煤灰,且复掺优于单掺。不同含盐量的最佳配合比：含盐量为2%时,10%粉煤灰+4%氯化钙;含盐量为5%时,10%粉煤灰+6%氯化钙;含盐量为8%时,15%的粉煤灰+6%的氯化钙。固化后土体的强度指标劣化程度较低。本文从微观角度出发对冻融循环下硫酸盐渍土的强度劣化进行研究,旨在为长期冻融的硫酸盐渍土提出理论依据,以减少不必要的经济损失。     

水泥改良花岗岩残积土的强度和崩解特性研究

直接将花岗岩残积土用作路基填筑,易产生溜坍、滑坡等病害.为了消除花岗岩残积土不良特性,对湖南省南岳地区花岗岩残积土粒径级配进行研究,得出该地区花岗岩残积土为砂质粘性土,为了提高其填筑路基的性能,采用不同掺入量的水泥对其进行改良,在压实度均为90%的条件下,利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪和自制崩解仪对各组试样分别进行三轴试验和崩解试验.改良的花岗岩残积土的抗剪强度和崩解试验结果表明,随着水泥掺量的增加,其抗剪强度逐步提高,遇水崩解状况得到逐步改善,当水泥掺入量达到6%时,能大幅提高花岗岩残积土的抗剪强度,其耐崩解性也得到了大幅度的提高和改善,可达到实际工程中改良当地花岗岩残积土的目的.     

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响，开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验，并通过XCT、SEM微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明：胶粉应用于低剂量水泥基材料时，对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性，5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后，水泥稳定碎石的7 d、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%，温缩系数降低17.1%，收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示，加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征，减少了大孔的数量，孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结，优化其孔隙结构，并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构，是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。     

水泥/石灰对滨海盐渍路基土性能的影响

以江苏海门地区典型的滨海盐渍土为研究对象,通过击实试验、无侧限抗压强度试验、室内承载比(CBR)试验,以及水稳定性试验,研究了水泥和石灰两种改良剂对该类滨海盐渍土性能的影响。结果表明:当水泥添加量12%～14%或石灰添加量10%～14%时,改良土的饱水无侧限抗压强度达到《公路路面基层施工技术规范》规定的二级公路底基层指标; 石灰改良土最佳石灰掺入量为12%; 水泥对CBR的提升和对盐渍土膨胀的抑制作用比石灰更显著; 两种改良剂添加量为6%～14%时,改良土水稳定系数在65%～80%之间; 施工中需采取隔断、排水等措施降低水对盐渍土路基的影响。     

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。     

油井水泥石脆性降低的途径及其作用机理

针对国内油田薄油层井、小间隙井和侧钻井固井后射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂（即二次窜流）问题，为了降低水泥石的脆性，正确评价不同材料对水泥石韧性或弹性的影响，对掺有胶乳、橡胶粉和PVA纤维水泥石的抗折强度、抗压强度、抗冲击功和弹性模量等力学性能进行了研究，并对3种材料的作用机理进行了剖析。研究结果表明，与净浆水泥石相比，掺有胶乳和橡胶粉水泥石的弹性模量分别降低了69％-76％和49％-60％，掺有PVA纤维水泥石的抗冲击功和抗折强度分别提高了9％-89％和16％-37％。胶乳、橡胶粉与水泥水化产物的有效铰接和桥联作用显著提高了水泥石的弹性，PVA纤维的有效阻裂作用显著提高了水泥石的韧性。     

水泥硅微粉固化黄土的冻融试验研究

为了研究水泥硅微粉固化黄土的力学性能,利用宁夏宁东工业园区的黄土,掺入2%的水泥和10%的硅微粉进行固化,分别进行7、28 d龄期的三轴试验和28 d龄期3、9次冻融循环的三轴试验。结果表明:7、28 d龄期的素土与7、28 d龄期固化土相比,水泥和硅微粉的掺入对黄土的黏聚力的影响显著。7 d龄期黏聚力增加了33.99倍,28 d龄期黏聚力增加了57.34倍。素土3次冻融循环黏聚力降低了30.3%,9次冻融循环黏聚力降低了88.8%;固化土9次冻融循环黏聚力降低了8.3%,硅微粉和水泥掺入黄土,使其变形表现为素土呈塑性材料特性向固化土呈脆性材料变化,硅微粉和水泥的掺入有效地提高了黄土的承载力。     

废弃烧结砖制备植被型渗蓄生态材料

采用不同粒级的废弃烧结砖为骨料,谷壳灰为掺合料,研制适用于植被生长的新型渗蓄生态材料。探索骨料粒级、水泥用量及谷壳灰掺量等因素对材料吸水率、抗压强度、渗透系数、表观密度及植被生长的影响规律;并确定渗蓄材料的最优骨料粒级和合理配合比,以制备强度较高、渗蓄性好、植物种植良好的渗蓄生态材料。研究表明:最优骨料粒级为2.36~4.75mm;未掺谷壳灰时,合理水泥用量为283 kg/m~3,材料吸水率为24%,强度大于4.5 MPa,渗透系数为5.4 cm/s,表观密度为1 210 kg/m~3;掺谷壳灰时,较优的水泥与谷壳灰总质量为346 kg/m~3,谷壳灰掺量为10%,吸水率大于27%,强度大于4.5MPa,渗透系数为4.4 cm/s,表观密度为1 250 kg/m~3,且植被生长情况最优。以谷壳灰为掺合料不仅可提高材料的渗蓄性能,还可为植物生长提供养分,促进植被生长。     

基于冻融作用的固化硫酸盐渍土-混凝土界面力学行为

冻融作用下固化盐渍土强度发生劣化并影响土体与结构的相互作用。鉴于此,开展了不同固化剂对硫酸盐渍土力学特性的影响研究并得知石灰+硅灰双掺改良效果显著;在此基础上,探索了石灰-硅灰双掺固化剂、含盐量、冻融次数等因素对非饱和固化硫酸盐渍土-混凝土接触面力学性能的影响。结果表明, 石灰-硅灰固化硫酸盐渍土与混凝土界面内摩擦角随着冻融循环次数的增加先增大后减小再增大,黏聚力随着冻融次数的增加逐渐减小,接触面抗剪强度随着冻融次数的增加先增加后逐渐减小并趋于稳定;在相同的冻融次数下,接触面的内摩擦角及黏聚力均随着含盐量的增大先增大后减小,两者含盐量阈值分别为3%和2%。在本试验范围内,5%石灰+10%硅灰对含盐量为2%~3%的硫酸盐渍土改良效果较好;冻融前后,固化盐渍土-混凝土接触面剪应力-剪切位移曲线分为四个阶段：弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。     

高石粉含量下C80混凝土力学性能数值模拟研究

为研究石粉含量和纤维掺量对C80混凝土基本力学性能（包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量）的影响,本文结合Digimat和Abaqus建立2D随机骨料模型、3D纤维混凝土细观模型。将不同石粉含量、纤维掺量下混凝土的数值模拟与同等条件下基本力学试验结果进行对比分析：2D随机骨料模型中过高（石粉含量大于5%时称为高石粉含量）的石粉含量会降低混凝土的整体力学性能,石粉含量越低模拟值与试验值越接近,当石粉含量为5%时混凝土的整体力学性能达到最佳。3D纤维混凝土细观模型中不同纤维类型对高石粉含量混凝土的强度有不同影响,与玄武岩纤维相比,铜镀纤维的掺入对高石粉含量下混凝土力学性能的增幅更明显。铜镀纤维体积分数为4%和6%时均能提高混凝土力学性能,当体积分数为6%时,混凝土数值模拟与试验结果误差小于7.1%且力学性能达到最优;玄武岩纤维混凝土的抗压性能随纤维体积率的增加而降低,当纤维体积率为1 kg/m3时数值模拟结果与试验结果误差范围在0.4%-8.7%,但对混凝土整体力学性能的提升较小。