高速铁路改良黄土填料性质与工程实效研究

填料性质的优劣是黄土地区高速铁路控制路基工后沉降的关键因素之一,黄土一般属等级较低的C、D组填料。改良黄土无侧限抗压强度、压缩等室内试验结果表明,黄土掺入石灰或水泥后,黄土的工程性质均得到了明显的改善,相同掺量的水泥改良黄土较石灰改良黄土的工程性质更优。通过开展改良黄土路基实体试验,测试结果表明,采用一定掺量的改良黄土填筑路基完全能满足高速铁路对路基工后沉降的控制要求。     

季节性冻融对滞洪区改良路基性能的影响

针对苏北黄泛区粉土路基受季节性冻融的影响,对水泥、石灰、粉煤灰不同组合的12种粉土路基改良填料开展冻融环境下抗压强度、质量损失(抗冲刷能力)的试验研究,分析不同组分下改良土的抗冻性能。结果表明,随着冻融循环次数的增加,粉质土抗压性能及质量完整性逐步衰减,衰减过程具有明显的阶段性。水泥粉煤灰改良土的抗冻效果明显优于水泥石灰组合,水泥石灰改良土在冻融循环后由于材料脆性变强而使得填料更易崩解。在各组分对冻融破损的抑制方面,水泥的胶结作用显著,在水泥质量分数为2%～7%时,可以抑制冻融导致的强度衰减,提升抗冲刷能力; 石灰能一定程度改善填料抗冻性,但由于其自身的膨胀性又对质量损失控制、抗冲刷能力存在不利影响; 而粉煤灰的添加却可以在抑制强度衰减尤其保持质量完整性方面发挥着重要的作用。添加5%水泥及15%粉煤灰的改良组合可使苏北黄泛区季节性冻融环境下粉土路基具有较优异的抗冻性能。     

掺砂水泥黄土的力学特性和抗冻性

为探索砂土掺量对水泥黄土性质的影响,以水泥掺量、粉煤灰掺量和砂土掺量为因素,设计L_(16)(4~5)正交试验方案,试验研究掺砂水泥黄土的力学特性和抗冻性;分析其作用规律;建立水泥土强度、变形模量与各因素间的关系模型以及变形模量与强度间的相关关系.结果表明:掺砂对水泥黄土28d的力学性质和抗冻性不利;随砂土掺量的增加,水泥黄土28d的强度和变形模量减小,抗冻性降低;砂土掺量对水泥黄土的强度影响较显著,对变形模量的影响不显著;随冻融循环次数的增加,水泥黄土试件的完整性降低,经10次冻融循环破坏严重,强度损失大.掺砂水泥黄土的抗冻性较低,不宜用于冻结深度范围内的黄土地基处理.     

改良黄土路基对比试验分析

通过试验研究了典型黄土的物理力学性质、黄土改良后的颗粒组成、液塑限变化、击实特性、改良土强度及其主要影响因素。试验结果表明：黄土改良后塑性有所降低,亲水性减弱;改良黄土选择不同的掺料,最大干密度都有所减小,石灰改良土减小更明显;无论石灰还是水泥改良土。在一定时间内其抗压强度随着龄期的增长而增加,而强度增加中粘聚力增长幅度比内摩擦角要更加显著一些;黄土改良后的物理力学性能有明显改善,同时改良土水理性能也得到改善,为类似工程路基填料的使用提供重要参。     

不同改性材料改良膨胀土无侧限抗压强度的比较试验研究

无侧限抗压强度是反映土体物理力学特性的重要参数指标之一,结合湖北荆门地区某公路路段的膨胀土,进行了水泥、石灰、粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度试验,研究表明:水泥、石灰、粉煤灰均可以显著提高膨胀土的无侧限抗压强度;但是这些以化学改良为主的材料,在没有经过养护时,改性土的强度增加不明显;养护7d后,改性土的强度会显著增大;粉煤灰改良膨胀土无侧限抗压强度与其掺量之间有良好的对数关系,水泥、石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度与其掺量之间均有良好的多项式关系,综合考虑各方面因素,确定石灰是最优方案,且在石灰掺量为7%时,改良效果最佳.     

滞洪区路堤改良路基填土CBR试验研究

滞洪区亚粘土作路基基层、底基层填料土必须进行固化改良,本文采用石灰—粉煤灰、水泥—粉煤灰组合和水泥—石灰组合对其进行改良研究,以承载比CBR值作为指标,针对不同的压实度、固化剂不同配合比掺量开展了系列试验,并进行了分析和讨论.试验结果表明,三种改良填料土的抗压强度,随着压实度增加,分别先呈现不同比例的增长,但增加到一定值后,开始趋于平稳或弱有减少,可控制压实度在93%～96%之间,能兼顾施工质量与经济.水泥—粉煤灰组合改良土和石灰—粉煤灰土在水泥或石灰掺量一定时,其承载比随着粉煤灰掺量的增大呈先增大后减少;水泥—石灰组合和石灰—粉煤灰组合改良土在水泥或粉煤灰掺量一定时,其承载比也随石灰掺量的增大呈先增大后减少.三种改良土粉煤灰、石灰掺量都存在最佳配合掺量,基于试验结果,笔者就三种改良路基土给出了建议的配比.     

无机结合料在公路基层施工中的应用

无机结合料稳定材料：在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料（包括水泥，石灰，工业废渣等）和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料。本文主要介绍了无机结合料稳定路基的类别、适用范围、施工方法及质量控制特点。     

垂直荷重对不同材料改良膨胀土抗剪强度影响研究

通过不同垂直荷重下的直剪试验,探究石灰、水泥、粉煤灰改良膨胀土的内摩擦角、黏聚力以及抗剪强度随垂直荷重级数的改变而变化的规律,验证不同材料改良时的抗剪强度曲线与莫尔-库伦强度理论的相符程度。研究表明,在改良材料及掺量一定时,随着垂直荷重的增加,改良膨胀土内摩擦角逐渐减小,黏聚力逐渐增大。粉煤灰改良时内摩擦角减小幅度最大,黏聚力增长幅度最小;水泥改良时内摩擦角减小幅度最小而黏聚力增长幅度最大;石灰改良时内摩擦角及黏聚力的变化幅度居中。当垂直荷重级数相同时,掺3种材料对膨胀土抗剪强度提高幅度依次为:水泥、石灰、粉煤灰。当垂直荷重级数相同时,掺石灰对膨胀土内摩擦角的提高幅度最大,而对黏聚力的提高来说,掺水泥效果最好;掺石灰改良时,试验所取的垂直荷重对抗剪强度指标的影响程度较大,而粉煤灰改良时,抗剪强度与垂直荷重的关系接近库伦定律,垂直荷重的取值对抗剪强度指标的影响较小。     

水泥硅微粉改良黄土的抗剪强度试验研究

通过对山西太原郊区某工业园区的黄土中掺入水泥、硅微粉作为固化材料进行黄土改良,对不同掺量,不同龄期等变化因素条件下改良后的黄土进行直接剪切强度试验,分析了水泥和硅微粉改善黄土抗剪强度指标的变化特征。研究结果表明:硅微粉加入水泥土中可有效提高水泥土的抗剪强度;两种材料同时添加的效果要优于单独掺加一种材料改良处理黄土的效果;硅微粉掺入比为10%时,改良土的强度提高最为明显;随着养护龄期的增加,水泥、硅微粉双掺改良黄土黏聚力不断增加,内摩擦角则持续递减但幅度较小,改良土的变形能力减小。     

改性黄土的冻融特性

研究冻融循环前后不同水泥石灰粉煤灰配比下改性黄土的无侧限抗压强度、渗透系数和微观结构等物理力学特性的变化。综合考虑强度、渗透性和抗冻融性能,提出改性黄土改性剂的最优配比,探讨冻融循环对改性黄土工程特性的影响。结果表明:在考虑冻融循环的条件下,4%~5%的水泥与6%的石灰及10%的粉煤灰的掺入不仅能有效地提高改性土的抗压强度,降低渗透系数,而且能够避免改性黄土因为刚性太大而引起的抗冻融能力下降的情况。3种改性剂的联合作用改变了黄土颗粒的排列和连结方式,从而能够提高改性黄土的强度和抗冻融能力。     

粉煤灰改良粉砂土动静力学特性研究

为探究不同粉煤灰掺量粉砂土的动力特性和粉煤灰改良粉砂土的改性机理,本文以绥化至大庆高速公路路基填土为研究对象,开展无侧限压缩试验和动三轴试验,分析粉煤灰掺量对粉砂土静力学特征影响情况,以及围压、动荷载加载次数和粉煤灰掺量对改良粉砂土动强度的影响规律。结果表明：围压相同的情况下,土体的无侧限压缩强度和动强度,均随粉煤灰掺量增加先升高后降低;加载次数相同时,围压越大,土体动强度越大;选取加载次数为100次动强度进行拟合分析,得出粉煤灰掺入量与动剪切强度对应关系的经验公式。为改善路基强度,加快粉煤灰综合利用进程,结合试验结果与数据分析,建议在粉砂土路基掺加质量比15%粉煤灰进行路基施工。15%粉煤灰掺入量的改良粉砂土对比素土,存在颗粒紧凑,孔隙更小,结构相对致密,骨架更强等优点,可为东北地区粉砂土改良等工程建设提供参考。     

水泥-高钙粉煤灰改良泥炭质土的宏细观试验研究

为探讨水泥与高钙粉煤灰改良云南昆明滇池地区泥炭质土的强度变化及微观结构特征,以滇池泥炭质土和水泥、粉煤灰及高钙粉煤灰掺入后改性土为研究对象,开展了标准固结试验、直剪试验、无侧限抗压强度试验、SEM扫描电镜试验、能谱分析及XRD试验,通过宏观物理力学性质与微观结构特征相互联系、相互对比,得到最佳改良方案.研究结果表明:单掺水泥、粉煤灰及高钙粉煤灰和混合掺入后改性土的压缩模量、粘聚力和无侧限抗压强度都会随掺量(掺入质量分数)的增大而增大.混合掺入对泥炭质土的改良效果比单掺效果好,且当水泥高钙粉煤灰掺量为6%+12%时,改良效果最佳.     

水泥改良黄土在冻融循环作用下的渗透性能研究

为满足高速公路品质工程和绿色公路“零弃方”的建设要求,充分利用挖方路段的湿陷性黄土,本文采用室内试验研究水泥改良黄土在冻融循环作用下渗透性能的变化规律。对延崇高速河北段沿线黄土加入不同掺入量的水泥,进行了冻融循环试验和渗透试验。结果表明：反复冻融循环作用强烈影响着水泥改良黄土的渗透性;水泥对黄土颗粒结构有改造作用,从而提高了黄土的抗渗性和抗冻性;从工程的经济性以及提升黄土抗渗性和抗冻性角度,建议水泥掺入量为5%~8%。     

固化淤泥长期强度和变形特性试验研究

采用INSTRON 5500R 4206-006型微机控制电子万能试验机,对基于水泥、石灰和低钙粉煤灰的固化淤泥进行无侧限抗压强度试验和间接抗拉强度试验,得到标准养护360 d淤泥固化土的应力-应变关系、破坏强度和破坏应变.研究结果表明:固化剂掺入导致固化土破坏应变明显减小,无侧限抗压强度和抗拉强度明显增大,且破坏模式由塑性破坏逐渐向脆性破坏方向发展;从长期强度和经济成本角度,石灰-低钙粉煤灰固化剂完全可取代同配比水泥-低钙粉煤灰固化剂;淤泥固化土的无侧限抗压强度与抗拉强度之比为10左右;掺加适当配比粉煤灰的设计固化材料可考虑用作低强度交通负载公路路基材料.     

水泥改良黄土在冻融循环作用下的渗透性能

为满足高速公路品质工程和绿色公路"零弃方"的建设要求,充分利用挖方路段的湿陷性黄土,采用室内试验研究水泥改良黄土在冻融循环作用下渗透性能的变化规律。对延崇高速河北段沿线黄土加入不同掺入量的水泥,进行了冻融循环试验和渗透试验。结果表明:反复冻融循环作用强烈影响着水泥改良黄土的渗透性;水泥对黄土颗粒结构有改造作用,从而提高了黄土的抗渗性和抗冻性;从工程的经济性以及提升黄土抗渗性和抗冻性角度,建议水泥掺入量为5%～8%。     

冻融循环作用下纤维增强水泥改性黄土特性

为了探究聚丙烯纤维和水泥共同改良黄土性能,通过无侧限抗压试验以及冻融循环试验,分析水泥掺量,聚丙烯纤维掺量与长度以及冻融循环次数对改性黄土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:改性黄土的无侧限抗压强度随着水泥掺量增多而提高,加入纤维则进一步提高其抗压强度.纤维的掺量和长度的增大会使改性黄土的无侧限抗压强度先提高后降低,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,最优长度为9 mm.水泥改性黄土经历15次冻融循环后,纤维增强水泥改性黄土经历10次冻融循环后强度损伤趋于平缓,变化幅度在3%左右.采用Lasso回归模型计算水泥-聚丙烯纤维改性黄土无侧限抗压强度回归预测模型,预测模型与试验结果吻合较好.     

低掺量粉煤灰基地聚物胶凝材料性能试验研究

为了研究粉煤灰基地聚物胶凝材料的组成对其性能的影响,对C类粉煤灰分别掺入少量（质量分数小于17%）偏高岭土和矿渣粉后,进行了两种地聚物胶砂试块的力学性能试验研究,并与相同配比、相同制作养护条件下的普通硅酸盐水泥胶砂试块进行了比较.试验结果表明：纯粉煤灰（C类）地聚物胶凝材料强度低于P.O 42.5水泥;当外掺料质量分数大于17%时,粉煤灰基地聚物胶凝材料强度超过同龄期（14 d）的水泥;掺入矿渣粉的粉煤灰基地聚物抗压强度高于掺入等量偏高岭土的粉煤灰基地聚物.     

风积土路基道路冻害防治措施试验

根据辽西地区的水文地质气候特征,考察了近几年的辽西地区风积土路基道路的冻害现象,发现存在的道路冻害现象有:冻胀、融沉、翻浆冒泥、开裂等.分析研究表明土质、温度、水是产生这些冻害的根本原因.针对这些冻害,从其产生的根本原因出发,采取碾压击实路基、风积砂换填、无机结合料稳定土路基等措施对其进行防治,并进行了路基风积土冻结试验、碾压击实试验、风积砂换填试验、水泥煤渣稳定土层和石灰粉煤灰稳定土层试验研究.通过对试验数据分析得到了其冻结规律,采用碾压击实法,其最佳压实度度为93%～95%;采用风积砂换填隔水法,风积砂垫层时位置应在地下水位以上,一般应在土基50-80 cm深度处铺筑,换填厚度在中湿路基为15～20 cm,潮湿路基为20～30 cm;采用无机结合料稳定土防止、防治风积土路基道路冻害,厚度均应在25 cm左右,其中水泥、煤渣、风积土的质量比约为6:40:54,石灰、粉煤灰、土三者的质量比为14:30:56,在此基础上.对各种措施的防治效果进行了对比评价.     

碱矿渣混凝土强度及流动性研究

矿渣主要是一种填充料或者代替部分硅酸盐水泥熟料加工成矿渣水泥,同时也是碱激发水泥的重要材料.通过改变粉煤灰、水玻璃、偏高岭土、硅灰以及石灰的掺量,评价其对碱矿渣混凝土和易性及立方体抗压强度的影响.试验结果表明:粉煤灰及水玻璃的掺入能够改善碱矿渣混凝土的和易性,其中粉煤灰改善效果更为显著,硅灰、石灰以及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土和易性;粉煤灰、石灰及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中偏高岭土对强度影响最为显著,水玻璃、硅灰的掺入能够增强碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中水玻璃对强度的改善效果较为显著.     

石灰粉煤灰稳定混凝土再生集料最优配合比的试验研究

采用Matlab软件进行了3种粒级的混凝土再生集料复合料的级配设计,通过试验研究了石灰粉煤灰结合料掺量、结合料中石灰与粉煤灰的比例等参数对石灰粉煤灰稳定再生集料混合料的最大干密度、最佳含水量、7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度、90 d冲刷质量损失等性能的影响,得到了石灰-粉煤灰比例与混合料7 d无侧限抗压强度的关系式,以及石灰粉煤灰稳定再生集料混合料的最优配合比.在此基础上,进行了该最优配合比石灰粉煤灰稳定再生集料的抗冻融试验研究.结果表明,该最优配合比的石灰粉煤灰稳定再生集料是一种力学性能良好的路面基层材料,可用于二级及二级以下等级公路工程.