基于正交试验的有机质浸染砂配合比的设计与研究

海湾相有机质浸染砂普遍存在于我国东南部沿海地区以及海南岛,由于其特殊的存在形式,严重影响了该区域的工程建设与经济发展.因此,为了找出影响水泥土强度的主要因素和优选出不同强度的水泥土配合比,本研究利用正交试验设计有机质浸染砂-水泥土配合比进行了试验与研究,同时采用极差分析、方差分析与直观分析方法对试验数据进行了计算和整理,结果表明:有机质浸染砂-水泥土抗压强度的主要影响因素有掺合料种类、水泥掺入比和水灰比等;影响抗压强度的各因素主次顺序为:掺合料种类→水泥掺入比→水灰比;掺合料种类对强度的影响特别显著,水泥掺入比对其亦有显著影响,而水灰比则仅有一定的影响,最终经优化选取的有机质浸染砂-水泥土配合比具有良好的复现性,可供实际工程使用.     

不同土质水泥土性质的室内试验

为研究土质对于水泥土性质的影响,选取武汉市黏土、粉质黏土、细砂3种土样按不同的水泥掺入比设计12组室内对照试验,研究不同土质水泥土无侧限抗压强度(q_u)和渗透系数(k)的差异,并运用扫描电子显微镜(SEM),观察并分析不同土质水泥土的微观固化改良情况。研究表明:水泥土宏观性质和微观固化情况均明显受到土质的影响;细砂质水泥土q_u受水泥掺入比影响最大,黏土最小,两者相差明显;在同一水泥掺入比下,黏土质水泥土k要远小于细砂,此外黏土对于水泥水化情况影响也大于另外两种土质。     

水泥土搅拌法的室内试验研究

为研究水泥搅拌法加固软土的特点和主要力学特征,进行了室内多因素影响下水泥土的配比试验,定量分析了龄期、水泥种类和水泥掺入比对水泥土力学性能的影响,揭示了各种因素对水泥土抗压强度的影响规律.单轴压缩试验结果表明:水泥土抗压强度随着龄期的增长而提高;水泥种类、水泥掺入比以及养护龄期是影响水泥土抗压强度的主要因素.     

2种复合固化剂作用下有机质土的渗透性

为研究复合固化剂GX07与XGL2005的降渗效果以及有机质对水泥土固化反应的影响,对这2种固化剂作用下的人工有机质土进行渗透试验。结果表明:腐植酸掺量为6%且水泥掺入比wc≤15%时,GX07的降渗效果比XGL2005发挥得更为迅速,XGL2005的降渗效果完全发挥需要比60 d更长的龄期。通过分析龄期与水泥掺入比对土体固化的影响,提出水泥最优掺入比wco与固化土极限渗透系数ku的概念,并得出当腐植酸掺量为6%时,GX07和XGL2005固化土样的wco分别约为10%和12%。对GX07加固的试验土样,ku约为4×10-9 cm/s。进一步研究发现:当wc为10%~15%且T为3~28 d时,2种复合加固土渗透系数随龄期的变化在单对数坐标系下均有较好的线性关系,由此建立这2种复合加固土的渗透系数预测模型。     

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%.     

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。     

某添加剂在水泥土搅拌法中的应用

为了改善水泥土的力学性能,对某添加剂进行了研究.做了水泥掺入比(水泥掺入质量/加固土质量)aw=12%;水灰质量比C=0.5;添加剂掺入比(添加剂掺入质量/水泥掺入质量)ap分别为0,2%,4%,5%,6%,8%,10%,12%,14%,16%,20%,24%,26%,28%,30%,32%的16组试样.作为对比,还做了aw=15%,C=0.5的1组试样.室内7,30和90d龄期的无侧限抗压强度试验结果表明,该添加剂对水泥土的强度有增强作用,但其早强作用尤为显著.其加固水泥土的机理主要与三硫型水化硫铝酸钙的生成有关.对某工程的水泥土搅拌桩制定了合理的添加剂配方(aw=14%,ap=15%).实践表明,该添加剂有效地提高了水泥土的早期强度和标准强度,可保证成桩质量,缩短施工工期,降低工程成本,减小建筑物沉降.     

纳米硅粉水泥土抗腐蚀性能研究

水泥土搅拌法处理近海软土时, 水泥土常处于腐蚀性环境中。系统研究掺入纳米硅粉的水泥土的抗腐蚀性能, 为水泥土抗腐蚀性能改良、近海区软土水泥土搅拌法加固提供依据。选取珠江三角洲典型的淤泥质粘土, 按天然含水量配制试验用土,加入掺入比为0%～4%的纳米硅粉配制水泥土试件, 在腐蚀性硫酸盐溶液和纯水中养护到不同龄期, 对其进行无侧限抗压强度对比试验, 得到了水泥土强度与纳米硅粉含量及腐蚀性养护环境关系的变化规律。主要结论是: 两种养护环境下, 纳米硅粉提高水泥土强度的长期效果比短期效果显著, 龄期90 d内纳米硅粉掺入比为2%的水泥土强度最大; 但龄期180 d时水泥土强度随纳米硅粉掺量的增加而增加; 硫酸盐腐蚀环境能加速纳米硅粉和水泥水化产物的二次水化反应, 大幅提高水泥土的强度, 纳米硅粉能显著提高水泥土的抗腐蚀性能; 龄期180 d时, 养护在硫酸盐溶液中纳米硅粉掺入比为2%～4%的水泥土, 强度比掺入比为0%的水泥土强度高(2～3)倍, 也比相同配比养护在纯水中水泥土强度高15%～20%。     

水泥土早期固化的交流阻抗特征研究

基于水泥土的早期(48h)固化试验,通过测试不同固化时间下水泥土的交流阻抗参数(|Z|,Z′,Z″,θ),揭示了各参数随时间的变化规律。在对各参数变化机理解释的基础上,对水泥土固化过程划分了溶解期、诱导期和硬化期3个阶段。研究表明,水泥土的|Z|、Z′、Z″和θ随时间的变化可以较好地解释水泥土固化过程中离子的溶解、水泥的水化、水泥水化产物与土中活性物质的硬凝反应等复杂过程。     

HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响研究

针对水泥稳定全深式冷再生混合料的泌水、施工操作时间短、黏结力不足等诸多问题,通过在水泥胶砂试件中添加羟丙基甲基纤维素醚(HPMC),研究HPMC对水泥胶砂试件抗折及抗压强度的影响;进而探讨在再生混合料中掺入HPMC的可行性,重点研究了不同掺量的HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响。研究发现:HPMC由于引气作用会降低水泥水化后水泥胶砂试件的抗折及抗压强度;水泥在HPMC溶于水后的分散液中进行水化,与水泥先水化再掺入HPMC相比,水泥胶砂试件抗折及抗压强度有所增大。掺入HPMC,对水泥稳定全深式冷再生材料的无侧限抗压强度有削弱作用;再生混合料具有一定黏聚性能不易离析,且在常温及高温下保水性能较好,基本无泌水现象。     

水泥珊瑚砂砂浆抗压强度与微观结构

珊瑚砂是一种以生物骨骼、贝壳碎片和珊瑚碎片等有机物为主的特殊砂土,采用珊瑚砂和河砂制备水泥砂浆的性质有较大差别,针对这一问题,取南海某岛礁的珊瑚砂制备水泥砂浆,考虑不同砂灰比和不同养护龄期等因素进行压缩试验,并对其中部分试样进行电镜扫描。试验结果表明:水泥珊瑚砂砂浆的抗压强度随着砂灰比的增大而非线性减小;砂灰比低的珊瑚砂水泥砂浆抗压强度随着龄期增长的幅度较大;养护初期,水泥珊瑚砂浆的抗压强度相对较高,但随着养护时间的增长,其抗压强度低于河沙制成的水泥砂浆的抗压强度;珊瑚砂砂浆中的锯齿楔形结构可提高承压作用,但其中的孔洞和其易碎特征阻碍水泥石结构形成完整联络体,进而降低了珊瑚砂砂浆的抗压强度。     

建筑废土制备可控低强度材料的试验研究

为综合利用建筑废土，以废土替代砂石骨料，制备一种高流动度、低泌水率的新型回填材料——可控低强度材料(CLSM)。通过流动度、泌水率、湿密度、无侧限抗压强度试验探讨了水胶比、水泥掺量、废土取代量等因素对CLSM物理、力学性能的影响，结合EDS能谱分析、SEM试验进一步揭示了强度影响机理。结果表明：水胶比主要控制CLSM流动度的大小，随着废土掺量的增加，满足材料流动的水胶比不断增大，废土添加极大的减少了材料的泌水率；胶凝材料中水泥掺量影响着CLSM强度的发展；通过微观分析、计算得出土基CLSM强度的形成主要源于水泥的水化反应、团粒化作用以及黏土颗粒的粘结。本文为利用废土制备CLSM提供了一种研究思路，制备出优良工作性能的CLSM服务于将来的工程沟槽回填。     

热采井固井水泥含氯促凝剂作用机理研究

含氯促凝剂曾在稠油热采井固井中得到应用,但高温下对油井水泥石性能的影响及机理却未得到深入研究。评价了不同加量及种类的促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,并深入考察了含氯促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,结合X–衍射和电镜扫描分析了含氯促凝剂加砂水泥石高温前后水化产物组分和微观形貌变化,探讨了含氯促凝剂对加砂水泥石结构变化的作用机理,结果表明：水化产物硬硅钙石是水泥石高温后强度不衰退的主要原因,当温度超过230 ℃时,水泥石水化产物组分受到氯离子的影响,生成了新的斜长钙石组分,改变了水泥石微观结构,是水泥抗压强度急剧衰退的主要原因。     

耐盐蚀气泡混合轻质风积沙土的制备及性能评价

气泡混合轻质土是解决公路路基病害的一种新兴技术。通过水泥、碱激发火山灰胶凝材料,以及高岭土的配比试验,制备出三种强度高、耐盐蚀的固化剂;然后以三种固化剂和南疆当地风积沙为掺料,通过不同的配合比试验,研究一种既满足强度要求,又符合经济性原则的耐盐蚀的气泡混合轻质风积沙土。经试验研究和对比发现:当水泥、碱激发火山灰胶凝材料按6∶4的比例制备为固化剂时,抗压强度能够提高18.2%;同时,抗氯离子和硫酸根离子的能力得到改善。固化剂掺量为260 kg时,X_2与风积沙制备的气泡混合轻质风积沙土抗压强度可达2.96 MPa;X_3与风积沙的抗压强度为2.88 MPa,XG_1与风积沙的抗压强度为2.67 MPa;从强度和微观分析得出自制固化剂X_2与风积沙的结合效果较好,为风积沙的资源化利用提供了新的途径。     

水性环氧树脂改性水泥基材料应用于彩色路面的研究

通过水性环氧树脂改性水泥基彩色砂浆,制备一种力学性能优异且经济的彩色路面铺装材料,并通过抗折强度试验、抗压强度试验、粘结强度试验、抗滑性能试验、色彩耐久性试验研究了复合材料的最佳配合比和路用性能,通过SEM试验分析了水性环氧树脂和粉煤灰对水泥水化产物的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量10%,水性环氧树脂掺量10%,改性砂浆力学性能最优;改性砂浆的BPN基本保持在55~80,抗滑性能良好;水性环氧树脂的掺入增加了水泥砂浆的粘结性、耐酸腐蚀性和后期抗折强度,但降低了其抗压强度;适量粉煤灰可以增加水泥砂浆的后期抗折和抗压强度。     

水泥加固粗粒土试样尺寸效应及强度特性

通过导入试样尺寸效应评价参数和评价指标,定量研究了试样尺寸对粗粒土水泥土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明,石英砂水泥土强度和钙质砂水泥土强度,分别在评价参数D/dmax（试样最小尺寸与土样最大粒径的比值）大于5和大于2.5时,随D/dmax单调减小,并逐渐趋于稳定;这种递减关系能够被指数函数能够较好地反映,其中的唯一待定参数,对于石英砂水泥土可取12.5,钙质砂水泥土可取8.5,则只需知道D/dmax和对应的无侧限抗压强度,即可推算出相同试验条件下无试样尺寸效应的强度值及尺寸效应的程度。利用尺寸效应评价指标与D/dmax的关系,可给出合理的试样尺寸建议。在本试验条件下,无试样尺寸效应粗粒土水泥土强度随水泥掺入比呈线性增加趋势,随养护龄期在短期提高幅度较大,28d龄期后增长速度逐渐变缓,石英砂水泥土强度远大于相同条件的钙质砂水泥土强度。     

掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响

研究了不同掺量的矿渣、粉煤灰、沸石粉对硫铝酸盐水泥砂浆抗折、抗压强度、Cl^-渗透性的影响；并通过XRD、SEM等方法对不同龄期的净浆水化产物进行分析。结果表明：在硫铝酸盐水泥浆体中，3种掺合料对强度贡献大小顺序为：矿渣〉沸石〉粉煤灰；浆体后期水化速度减慢，表现为后期强度增长不大；掺合料的加入可以增加结构致密性，提高抗Cl^-渗透能力，3种掺合料作用效果为：矿渣〉粉煤灰〉沸石粉。     

水泥稳定风积沙基层抗剪强度试验研究

近年来,内蒙古锡林浩特地区沙漠化程度逐年上升,当地的风积沙储量很大,筑路取料方便,运输经济;而风积沙为不良的筑路材料,若能够解决风积沙作为基层筑路材料使用问题,使其强度和稳定性达到基层建设标准的规范使用要求,不失为修筑沙漠地区公路材料提供了一种新的选择。基于此,在内蒙古地区风积沙特性研究的基础上,对其掺入了一定量的水泥,研究探讨了水泥稳定风积沙作为道路施工的基层材料的抗剪强度,得出不同水泥掺量对风积沙基层抗剪强度影响因素以及作用机理。通过试验得出,水泥稳定风积沙的抗剪强度会随着水泥掺量的改变发生较大变化,在一定程度上对沙漠地区风积沙作为筑路材料施工提供了些许参考价值。     

不同材料对宜昌弱膨胀土膨胀性的改良效果研究

在不同掺入量及不同上覆荷载作用下,对不同材料改良膨胀土的有荷膨胀率进行了试验研究.结果表明,石灰、水泥、粉煤灰、风化砂4种材料均能有效遏制膨胀土的有荷膨胀率,不同的上覆荷载和不同的掺入量对有荷膨胀率的影响较大.随着上覆荷载的增加,各改良膨胀土的有荷膨胀率逐渐减小,说明了增大上覆荷载能较好地抑制膨胀土的膨胀变形.随着各材料掺入量的增加,有荷膨胀率逐渐减小,但减小的幅度有所不同.通过分析试验数据可以看出,当改良材料掺入量最大时,在各级荷载作用下,风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率减小量最大,其后依次是石灰、水泥、粉煤灰;当上覆荷载由0增大到75 kPa时,不同改良材料在不同掺入量下,有荷膨胀率减小量最大的是石灰,其次是水泥,再次是粉煤灰,最后是风化砂.