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。     

冻融循环作用下土的性质对纤维水泥土力学性质的影响

为了研究冻融循环作用下土的性质对纤维水泥土力学性质的影响,以玄武岩纤维和水泥为加固材料,选取两种不同类型土体制作成试件进行无侧限抗压强度试验和冻融循环试验。通过研究发现,玄武岩纤维的加入未必能提高水泥土的强度,土体的性质是影响水泥土无侧限抗压强度的主要因素之一。冻融循环作用下土的性质对水泥土力学性质及破坏状态具有重要的影响。随着冻融循环次数的增加,水泥土的无侧限抗压强度逐渐减低,而纤维的添加可以有效降低水泥土强度损失,提高水泥土抵抗冻融循环的能力。研究结果可为冻融循环作用下玄武岩纤维水泥土力学机理的研究提供一定的理论基础,可为纤维水泥土在季节性冻土区的应用提供一定的借鉴和参考。     

多种因素对纤维水泥红土加固效果的影响

为探明玄武岩纤维水泥土在低温养护条件下的力学特性,将短切玄武岩纤维按不同配比掺入取自长春地区的红土中,分两批制作历时三个月完成,试块采取自然水养,结合无侧限抗压强度试验和观测,研究了自然养护温度、龄期、单一纤维掺入比以及纤维长度对水泥土抗压强度的影响。在此基础上,进一步考虑振捣时间、含水量和混合纤维掺入比等因素,探讨了抗压强度随不同变量的发展规律及其内在机理。试验结果表明：纤维在低温水养条件下依然能够提高水泥土28d无侧限抗压强度,试验曲线呈折线发展且具有峰值,混合纤维具有类似特点;另外,龄期和振捣时间的增加或者土的天然含水量的减少能够提高纤维水泥土的抗压强度;试验观测发现纤维集束现象较为普遍,该问题需要进一步深入研究。研究成果对玄武岩纤维水泥土在北方地区临冬施工具有一定的借鉴意义。     

水、干湿及冻融循环作用下水泥改良黄土路基稳定性

为了揭示水泥改良黄土路基稳定性影响因素,研究了不同水泥剂量、压实系数、养生龄期下改良黄土水稳系数、干湿残留强度比及冻融残留强度比的变化规律。结果表明：水泥剂量≥4%,改良黄土水稳系数增长曲线平缓,改善改良黄土路基水稳定性较小;压实系数由0.92提高至1.00,90 d水稳系数提高了21.6%~25.6%,水稳定性显著提高;前14 d水稳系数增长速度明显快于后期水稳系数增长速度,养生龄期由14 d延长至90 d,水稳系数约提高了7.4%。干湿、冻融作用下改良黄土抗压强度分别随水泥剂量增加或压实系数提高呈线性增长;随循环作用次数增加,改良黄土抗压强度逐渐减小,干湿循环次数≥15次后的抗压强度趋于稳定值,干湿15次的残留强度比约为44%;当干湿循环次数≥12次后,水泥剂量≥3%下改良黄土抗压强度逐渐减小至稳定值,冻融12次的残留强度比平均为42%。     

干湿循环作用下水泥改良泥质板岩粗粒土动力特性

为研究干湿循环作用对水泥改良泥质板岩粗粒土的动力稳定性影响,以标准养护龄期达28d的水泥改良泥质板岩粗粒土为试样,设计干湿循环条件下的改良土大型动三轴压缩试验.通过试验研究改良土动弹性模量、阻尼比和动应力强度等力学特征参数随干湿循环次数变化的规律,分析围压对干湿循环效应的影响,探讨干湿循环作用的影响机理.研究结果表明:1)随着干湿循环作用次数增加,最大动弹性模量和动强度均有所衰减,但衰减到一定程度后逐渐趋于稳定;2)最大阻尼比随着干湿循环作用次数增加而增加,但增加到一定程度后逐渐趋于稳定;3)干湿循环作用下,围压越大,最大动弹性模量和动强度的衰减幅度越小,最大阻尼比的增加幅度也越小.     

橡胶水泥土初期受冻试验

研究橡胶水泥土(RCS)在寒冷地区应用的可行性,对初期受冻的RCS进行标准养护,考察受冻后养护龄期、橡胶粉粒径和掺量等因素对抗压强度的影响。结果显示,RCS在相同标养龄期条件下,初期受冻90d后再标养的试块抗压强度略高于正常标准养护方式,而不掺橡胶粉的普通水泥土(CS)两种情况的抗压强度基本相同。普通标准养护90d的试块强度与初期受冻50 d再养护60 d的RCS抗压强度相近。在负温阶段RCS抗压强度增长率大于CS,但后期增长速度比CS稍缓。研究表明RCS的抗冻性能高于CS,适合在寒冷地区应用。     

冻融循环对赤泥-钢渣改性水泥土强度的试验研究

为研究季节性冻土区域冻融循环次数对赤泥-钢渣改性水泥土无侧限抗压强度的影响,进而探究赤泥-钢渣最优掺量配比,将不同掺量的赤泥、钢渣加入水泥土后在不同冻融循环次数条件下进行无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验。研究结果表明:当赤泥掺量为8%(质量分数),钢渣掺量为2%(质量分数)时,水泥土的无侧限抗压强度值最大,受冻融循环作用的影响较小;改性水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,以第1次冻融循环对改性水泥土强度损失的影响最为强烈。此外,结合扫描电镜实验结果显示,加入赤泥和钢渣有助于增长水泥土中AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物的生成,揭示了赤泥和钢渣对水泥土强度的作用机理与水泥土在冻融循环条件下强度的损伤破坏机理。     

泡沫轻质土的环境耐久性试验

为了探究泡沫轻质土的环境耐久性,进行了淡水和海水条件下泡沫轻质土的干湿循环试验以及水标养、标养、海水养护、Na_2SO_4溶液侵蚀、MgSO_4溶液侵蚀5种条件下泡沫轻质土的侵蚀试验,并对试样进行抗压强度测试,分析了淡水和海水条件下泡沫轻质土抗压强度随干湿循环次数的变化规律、不同养护条件下以及不同龄期对泡沫轻质土强度的影响。试验结果表明,泡沫轻质土的抗压强度受干湿循环的影响较大,淡水条件下的干湿循环与海水条件下的干湿循环差别不大;水的存在对泡沫轻质土强度发展有着重要的影响,海水对泡沫轻质土的强度有一定的影响但影响幅度很小;硫酸盐对泡沫轻质土的长期强度有重要影响。     

含水率与干湿循环对蒸压轻质混凝土抗压强度的影响

为研究水分对蒸压轻质混凝土力学性能的影响规律,开展了不同含水率和干湿循环次数蒸压轻质混凝土砌块的单轴压缩试验、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验和微观分析,得到了不同含水率和干湿循环次数下蒸压轻质混凝土抗压强度和弹性模量,并探讨抗压强度、弹性模量与含水率、干湿循环次数之间的变化规律.结果 表明:抗压强度和弹性模量在含水率从0增加到20％时,先快速降低,后降低速率变得缓慢并趋于稳定;随着干湿循环次数增加,水化反应在不断进行,水化产物不断增多,但干燥收缩作用也在不断加强,故导致抗压强度和弹性模量呈先增加后下降的趋势.     

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。     

纤维水泥稳定土的无侧限抗压强度试验研究

为进一步研究掺加聚丙烯纤维对水泥稳定土强度的影响,进行了纤维水泥稳定土的7d无侧限抗压强度试验.结果表明,水泥稳定土的无侧限抗压强度随着纤维掺量及纤维长度的改变而变化,纤维掺量对水泥稳定土7d无侧限抗压强度的影响大于纤维长度的影响,水泥稳定土中掺加纤维与否的破坏形态有明显区别,当水泥含量为10%、纤维掺量为1‰、纤维长度为12mm时,水泥稳定土的无侧限抗压强度增幅较大.工程应用中可优先考虑通过提高纤维掺量来有效提高水泥稳定土的无侧限抗压强度.     

干湿循环下钢渣微粉水泥改良膨胀土强度特性试验研究

膨胀土作为一种非饱和黏性土,因其吸水膨胀失水收缩的特性而成为一种具有危害性的地质土体,尤其在干湿气候交替变化的环境中,更会因其湿胀干缩产生变形导致工程事故的发生。通过使用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下的强度特性变化规律。通过室内试验研究了纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)在不同养护龄期以及不同干湿循环次数作用下其无侧限抗压强度变化规律。试验结果表明:3种改良土体的强度都随养护龄期的增加而增大,并且在干湿循环作用下四种土体都有不同程度的强度损失,但在强度上总是呈现出Es-SSP-C-NEs-CEs-SSP-CEs的规律,意味着在改良效果上Es-SSP-C-N更优于另外两种方案。     

聚丙烯纤维与TG固化剂对水泥石灰土强度及稳定性的影响

为提高水泥石灰综合稳定土的基层性能,选用聚丙烯纤维、TG土壤固化剂改良水泥石灰土。根据水泥和石灰含量、聚丙烯纤维掺量、TG固化剂剂量对水泥石灰土无侧限抗压强度的影响规律,从而确定水泥和石灰含量均为4%,聚丙烯纤维和TG固化剂掺量分别取0.2%、0.02%。在此基础上,研究了纤维与固化剂对水泥石灰土劈裂强度、收缩性、水稳定性及冻稳定性的影响。试验结果表明:经聚丙烯纤维与TG固化剂复合固化的水泥石灰土强度及稳定性提高效果最显著,优于高石灰掺量的水泥石灰土。     

一种自修复固化土的抗拉强度试验

固化土在道路工程上运用广泛,其抗压强度高但抗拉强度低,且易产生干缩裂缝导致强度降低.介绍一种具有强度自修复功能的固化剂,并对其开展抗拉(劈裂)强度试验研究.通过室内试验及电镜扫描试验发现,相较于传统的水泥固化土,添加自修复固化剂后,劈裂强度和水稳定性显著提升.养护3d和7d后破坏,水泥土和自修复固化土均具备一定的劈裂强度自修复能力,养护14 d后破坏,自修复效果大部分来源于自修复固化剂,且自修复强度随自修复固化剂掺量的增加而增加.水泥水化反应生成水化硅酸钙胶体(C-S-H),自修复固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的分子网络结构,两者相互搭接,形成了强度更高、孔隙率更小的交互空间结构.     

聚丙烯纤维对高寒地区水稳基层冷再生混合料性能的影响

为了改善高寒地区水泥稳定冷再生混合料的抗冻和抗干缩性能,提高水泥稳定冷再生技术在市政道路中的应用效果。研究了聚丙烯纤维对水泥稳定冷再生混合料的低温抗冻性、抗干缩开裂能力、抗拉和抗压强度性能的影响。聚丙烯纤维在水泥稳定碎石中起到加筋作用,增强了水泥稳定冷再生混合料的强度、韧性和抗裂性。综合分析得出在标准养护条件下,振动成型法成型的水泥稳定再生混合料的聚丙烯纤维最佳掺量为0.9 kg/m³,最佳纤维长度为12 mm。结合包头等高寒地区全年的气候情况,设计了具有代表性的不同养护条件,研究高寒地区环境对聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料性能的影响。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料在恶劣养护条件下仍能保持较高的力学性能,在确保混合料抗压强度、抗拉强度、抗冻性满足规范要求的情况下,聚丙烯纤维的加入可以减少0.5%的水泥用量。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料有效地解决了高寒地区低温、低湿度和昼夜温差大导致水泥稳定冷再生基层易发生的强度不足和开裂等病害,延长了冬季可施工时间。     

干湿循环条件下水泥改良红砂岩土的力学特性试验研究

为研究水泥改良红砂岩土受到干湿循环作用各项力学性质的变化规律,将未改良与掺入不同水泥剂量的红砂岩土试件进行干湿循环,并开展室内三轴试验,研究干湿循环后土体应力-应变曲线、破坏面形式、峰值强度、弹性模量的变化规律。研究结果表明:水泥作为改良剂不改变红砂岩土的应力-应变曲线,但在曲线的各个阶段,水泥对红砂岩土的受力特征均有一定改善;水泥使红砂岩土的破坏形式由塑性破坏向脆性破坏转变;掺入不同剂量的水泥,红砂岩土的峰值强度和弹性模量均有明显提高。随着干湿循环次数的增加,经水泥改良的试件弹性模量和峰值强度呈先降低后提高的趋势;采用指数函数关系式对弹性模量和峰值强度进行多元非线性拟合,建立弹性模量和峰值强度关于干湿循环次数、围压与水泥剂量的关系式,拟合效果理想。     

冻融循环作用下秸秆纤维加筋土抗压强度试验研究

通过室内无侧限抗压试验,分析纤维掺量和冻融循环次数两个因素对棉花秸秆纤维加筋土强度的影响规律,研究冻融循环作用对纤维加筋土强度的影响。试验结果表明:土体中掺入纤维能有效提高土体的抗压强度,明显改善土体的软化程度;加筋土无侧限抗压强度随冻融循环次数的增加呈指数下降趋势,经历5次冻融后,强度下降幅度最大;通过将不同加筋率的纤维土与冻融循环次数进行拟合,建立两者之间的半经验公式,为纤维加筋土的实际工程应用奠定理论基础。     

复杂地下水环境下石膏质岩的溶蚀特性

石膏质岩具有溶蚀性,在勘察设计阶段应用标准规范对石膏质岩进行围岩分级往往不能满足施工需求.为定量化分析溶蚀对石膏质围岩分级的影响,开展不同循环次数(1、 3、 6、 10次)和不同流速(0、 10、 20 L·h^-1)的干湿循环实验;通过单轴压缩实验,探究石膏质岩在不同流速和干湿循环次数下的力学参数劣化规律.选取BQ值作为围岩分级修正的基础,将单轴抗压强度作为修正指标;建立流速和干湿循环耦合作用下单轴抗压强度折减系数的三维拟合函数,与围岩分级公式相结合,并考虑干湿循环的最大化影响,提出考虑石膏质岩溶蚀性的围岩分级修正方法.结果表明：随着流速和干湿循环次数的增加,单轴抗压强度、单轴抗压强度折减系数持续下降,但下降的比例越来越小;流速和干湿循环次数的耦合作用与单轴抗压强度、单轴抗压强度折减系数均具有良好的相关性,三维拟合函数曲面呈“下凹”状.该研究结果可为考虑石膏质岩溶蚀性的围岩分级提供一种可行的计算方法.     

流态固化土的电化学特性及其施工与力学性能

流态固化土是一种新型填筑工程材料,是对传统稳定土（灰土等）的变革和发展。本研究采用单纯形重心法设计固化剂组成,对不同配比固化剂的流态固化土的坍落度、凝结时间、抗压强度和电化学阻抗谱进行测试。基于7个实验点的结果,采用三个分量的三阶重心多项式模型建立流态固化土坍落度、凝结时间以及抗压强度预测方程。试验结果表明,当流动性满足要求,且凝结时间适宜时,水泥-矿粉-粉煤灰三元体系质量比为6:2:2时,流态固化土抗压强度较高,固化效果及经济性良好;电化学阻抗谱法Nyquist图的容抗弧半径和Bode图的阻抗模值与固化体试样的强度呈正相关,是评价预固化剂固化效果的一种有效途径。