地聚合物对水泥固化土强度的影响及其机理分析

采用无侧限抗压强度、电镜扫描(SEM)和压汞(MIP)等试验方法,分析研究了地聚合物—偏高岭土(metakaolin)对水泥土的力学强度的影响规律,探讨了其改善水泥土强度的机理,并根据现场测试验证了实用性和经济性。试验结果表明:地聚合物掺入水泥土后,水泥土的无侧限抗压强度得到了大幅度的提高,然而强度与地聚合物掺量之间并非单一线性增加关系,而是由活性区域和惰性区域组成,转折点对应的MK掺量为3%;微观试验结果表明地聚合物掺入能产生更多的胶结物,使水泥土结构更加致密;基于试验数据给出了地聚合物掺量与水泥土强度增长的评价公式。现场测试结果和工程造价分析均表明了地聚合物具有较大的工程实用性。     

基于NMR的地聚合物水泥土孔隙结构与动态力学特性研究

为研究养护龄期和偏高岭土(MK)掺量对地聚合物水泥土孔隙结构和动态力学特性的影响,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验系统开展了地聚合物水泥土动态单轴冲击压缩试验,并结合核磁共振(NMR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了地聚合物水泥土的孔径分布和微观形貌变化特征。结果表明:地聚合物水泥土的动态抗压强度随MK掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,在MK掺量为2%时出现峰值;其动态抗压强度在7~14 d内增长较缓;地聚合物水泥土的T2分布曲线呈双峰型,以主峰所占面积为主,掺2%的MK能够有效改善孔隙分布,促进小孔隙向微孔隙转化;随着孔隙率的增加,地聚合物水泥土的动态抗压强度呈指数下降;MK掺量为2%时,地聚合物水泥土内部孔隙大幅度降低,水化产生的胶凝材料能够起到填充孔隙和连接土颗粒的作用。     

掺砂水泥固化华南滨海软土的强度和干湿循环特性试验研究

为探索砂粒对水泥固化华南滨海软土强度和干湿循环特性的影响规律,制备了一系列不同掺砂量和掺砂粒径的水泥固化华南滨海软土试样,分别进行无侧限抗压强度试验和海水及淡水条件下的干湿循环试验,同时对加载完毕的试样进行扫描电镜(SEM)测试和X射线衍射(XRD)试验。试验结果表明：掺砂水泥土试样的第7,14,28天无侧限抗压强度随掺砂量的提高而增大,其第28天强度随掺砂粒径的减小而增大;掺砂水泥土试样经历两轮干湿循环后的强度损失率最大达61%,干湿循环导致的强度劣化特性随砂粒径的减小和掺砂量的增大而得到更好的改善,并且,掺砂水泥土试样在淡水条件下的抗干湿循环能力明显优于海水条件。SEM和XRD的测试结果表明：掺砂水泥固化华南滨海软土的作用主要表现在：1)模量替换作用(高模量的砂粒替换小模量的软土);2)砂粒-水泥土界面胶结作用;3)裂纹扩展阻隔作用。     

水泥砂浆固化土物理力学特性试验研究

为了解水泥砂浆固化土的掺砂量与强度之间的关系,找出具有工程应用前景的配比,在不同掺砂量不同龄期条件下对水泥砂浆固化土进行了无侧限抗压强度试验,研究了水泥砂浆固化土的强度和变形特性,分析了掺砂量和龄期对水泥砂浆固化土的强度和变形特性的影响。研究结果表明:在水泥土中掺入一定量的砂,可有效提高水泥土强度;一定水泥掺入比下,存在一个最佳掺砂量,使水泥砂浆固化土强度(qu)最高,变形系数(E50)最大;水泥砂浆固化土与水泥土的应力应变曲线均有明显的峰值,应力应变关系属加工软化型,其残余强度随着掺砂量的增加而增加;采用水泥砂浆搅拌桩加固软弱地基时,即使采用较高的掺砂量和置换率,加固体本身重量增加有限,下卧层附加应力增加也很小。     

冻融循环对水泥土力学性质影响的研究

模拟了具有一定水泥掺量的水泥土的室内冻融循环试验 ,对不同土质、不同水泥掺量、不同养护龄期的水泥土试件在不同冻融循环次数下进行了无侧限抗压强度试验。结果表明 ,冻融循环对水泥土力学性能的劣化是非常明显的 ,且影响因素繁多 ;水泥土的抗冻性存在一个最优水泥掺量 ,建议应用于低温环境中的水泥土材料 ,应对其抗冻性进行评价 ,从而保证水泥土材料的耐久性     

高含水量软土水泥土强度特性影响因素研究

针对福州市沿海滨海高含水量软土低强度和高压缩性的问题,在室内采用水泥进行固化配方试验。对两种典型软土,即淤泥和淤泥质粘性土进行固化处理,分析了固化时间、水泥掺量、固化方式和软土本身含水量对强度的影响。通过试验研究发现:(1)在固化龄期的前28d内,水泥土强度增长明显,速率较大。在28d~90d内强度逐渐增大,但增速降低,后逐渐趋缓,水泥土强度与龄期之间近似呈对数关系。(2)水泥掺量越高,水泥土强度也越大,但在实际复合地基工程中,水泥掺量不宜过大。(3)粉喷制作的水泥土强度比浆喷制作的强度高出12%~36%,且随着固化龄期的增长,提高的比例有所增大。(4)当水泥掺量较低时,软土本身含水量越高,制作的水泥土强度越低。     

聚丙烯纤维与水泥固化广州南沙软土的试验研究

为了改善水泥固化软土存在的不足,采用聚丙烯纤维-水泥对广州南沙软土进行固化,分析探讨了纤维水泥固化土的受压破坏方式以及纤维掺量、纤维长度、水泥掺量、龄期对纤维水泥固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:在水泥土中掺入纤维能在一定程度上提高其无侧限抗压强度,且在一定范围内,无侧限抗压强度随纤维掺量和纤维长度的增加而增大;纤维水泥土中水泥的最优掺量为12%;纤维水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大,并且早期强度增长较快,后期增长较慢并趋于稳定;纤维能增加水泥土的抗拉强度,减少水泥土试样破坏时的裂缝宽度和数量,改善它们的脆性破坏形式。     

上海水泥固化黏土的强度与硬度相关性研究

现场施工过程中,往往需要对水泥固化土的无侧限抗压强度进行快速检测。针对目前水泥固化黏土无侧限抗压强度检测中存在的操作不简便、试验时间长、测试费用高等缺点,提出通过水泥土硬度估计强度的方法,对现场水泥土强度进行快速检测。本文以上海地区黏性土为研究对象,对上海地区水泥固化黏土强度与硬度的相关性进行了试验研究;探讨了加固土的硬度与养护时间、水泥掺量以及强度与硬度之间的关系。试验结果表明:上海黏土水泥土强度和硬度呈正比相关,对数坐标下的强度和硬度有着形如lnq_u=ap+b的线性关系。养护初期,硬度增长速度大于水泥土强度增长速度。养护后期,强度增速大于硬度增速。     

棉花秸秆纤维水泥土抗折强度试验研究

为了改善水泥土自身抗折强度低的缺点,可在水泥土中加入棉花秸秆纤维。文章对其进行抗折强度试验研究,通过正交试验,对试验结果进行极差和方差分析,得出3个影响因素(水泥掺量、棉花秸秆纤维掺量和纤维长度)下纤维水泥土抗折强度的最佳配合比以及影响因素的主次顺序。     

不同水泥土力学性能试验研究

对不同龄期和不同水泥掺量的5种水泥土试样进行了无侧限抗压强度试验,得到了5种不同水泥土在不同水泥掺量和不同龄期时的无侧限抗压强度值及不同水泥土力学性能的规律。试验表明,水泥土在一定的水泥掺量范围内其抗压强度增加显著,超过此范围后,抗压强度增加幅度有限。水泥土龄期60d以前,水泥土强度增长较快,龄期60d后水泥土强度虽有所增加,但增长幅度不大。同时,对试验结果进行了回归分析,得到了不同龄期水泥土无侧限抗压强度的推算公式及水泥土无侧限抗压强度与水泥掺量、不同龄期水泥土无侧限抗压强度之比与水泥掺量之比和不同水泥掺量水泥土无侧限抗压强度之比与龄期之比间的推算公式。     

废弃混凝土-水泥土强度特性及固化机理研究

将拆除城市旧建筑物和构筑物时产生的废弃混凝土掺入水泥土中,研究废弃混凝土-水泥土无侧限抗压强度的影响因素及其固化机理。采用正交试验方法,进行水泥土配合比设计和室内无侧限抗压强度试验。试验研究表明:影响废弃混凝土-水泥土无侧限抗压强度的主次因素依次是龄期、水泥掺量、废弃混凝土掺量;在水泥土中掺入15%~20%废弃混凝土可以有效提高水泥土的无侧限抗压强度。由废弃混凝土-水泥土固化机理分析得到:水泥土强度增长的主要原因是水泥的水解和水化反应;水泥与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用进一步提高了水泥土的强度;废弃混凝土对水泥土强度增长的影响主要是填充效应和水化效应。     

稻壳灰-水泥固化淤泥土力学特性及微观机理研究

我国许多地区河道湖泊环境受损,淤泥淤积速度加快,淤泥质软土地区易发生严重的地基或边坡失稳,通过固化/稳定化技术对淤泥土进行资源化利用具有重要意义。提出利用稻壳灰和水泥进行淤泥固化处理,通过无侧限压缩试验、三轴固结不排水试验评价固化土力学特性;并结合核磁共振、X射线衍射和电子显微镜扫描试验,分析稻壳灰掺量对固化土孔隙尺寸、矿物成分、微观形貌的影响规律,揭示稻壳灰-水泥固化淤泥土的机理。研究表明：稻壳灰能显著提高固化淤泥土强度,稻壳灰-水泥土强度随稻壳灰掺量的增加先增后减,随龄期的增长而增加;当水泥掺量8%时,稻壳灰最优掺量为15%,稻壳灰-水泥土应力应变曲线为应变软化型,抗剪强度参数随着养护龄期增大而增大。稻壳灰-水泥土养护28d试样的XRD图中出现水化硅酸钙(CSH)衍射峰,而T2分布曲线中大孔峰值及面积明显降低,同时观察到SEM图中大量网状水化硅酸钙凝胶,该凝胶能够起到填充土体孔隙、联结土颗粒的作用。     

FDN减水剂对再生石膏性能的影响

实验室模拟制备含萘系减水剂FDN的再生二水石膏样品,经煅烧得到再生半水石膏(RNP),对其进行了力学性能试验,并通过BET,DSC/TG及SEM-EDS研究了FDN对其性能的影响及作用机理.结果表明:相比未掺加FDN的原生半水石膏(POP)及其再生半水石膏(R-P),掺加FDN的原生半水石膏(PONP)及R-NP的力学性能均有所提高,且R-NP的强度提高幅度较大;相比POP和PONP,R-P与R-NP的力学性能均有所降低,且R-P的强度降幅更大;在POP中掺加FDN后,经过煅烧,FDN并未分解、脱附,且R-P的细度较大,有助于FDN的分散,使R-NP硬化体晶体发育完整,搭接紧密,孔径细化,孔隙率降低,而这正是减水剂提高R-NP硬化体强度的原因所在.     

聚丙烯纤维掺量对水泥土强度特性的影响研究

水泥固化土中掺入聚丙烯纤维,可以对土体强度进行一定的改良。本文以聚丙烯纤维掺量为研究变量,掺入0%、0.1%、0.2%、0.4%的9mm长纤维和15%水泥,制备纤维水泥土,通过无侧限抗压强度试验和常规三轴试验,分析了聚丙烯纤维掺量对水泥土强度特性的影响。试验结果表明:纤维水泥土的无侧限抗压强度随纤维含量的增加而增强,纤维含量对纤维水泥土无侧限抗压强度的提高效果很明显。28d龄期掺入0.4%纤维的水泥土,其无侧限抗压强度是不掺纤维水泥土的1.60倍。纤维的掺入能提高水泥土的峰值应力和增大破坏应变,并且随纤维含量的增加,水泥土的粘聚力逐渐增大,而其内摩擦角却变化不大。纤维水泥土在受压过程中,纤维的掺入能够为土体提供一定的拉应力,从而能在一定程度上阻止试样裂缝的开展。     

干湿循环条件下水泥粉煤灰固化南沙淤泥土试验研究

通过水泥和粉煤灰等固化剂对南沙淤泥进行固化处理,并在模拟滨海环境下进行干湿循环试验,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、扫描电镜试验,研究不同干湿循环次数和不同水泥粉煤灰掺量对其力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:固化淤泥土的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加而呈现先上升后下降的特点,随着水泥,粉煤灰掺量的增加而增加。微观试验结果表明:干湿循环影响固化淤泥土中胶凝体晶体颗粒的生成,从而影响固化土结构的致密性。     

掺加纳米SiO_2水泥土力学性能试验研究

通过对掺加纳米SiO_2水泥固化土室内无侧限抗压强度和劈裂强度的试验研究,探索纳米SiO_2对水泥土固化土力学性能的影响。研究结果表明:掺加合适的纳米SiO_2能提高水泥固化土的抗压强度和劈裂强度,随着水泥掺量的增加,无论是否掺加纳米SiO_2,水泥固化土的抗压强度和劈裂强度之间呈线性关系。     

岩土固化剂对淤泥水泥土强度影响试验研究

淤泥的存在往往会构成软弱地基,工程中通常采用水泥土搅拌桩形成复合地基进行加固,但由于软基情况复杂,有时单纯水泥加固会存在强度过低,难以满足工程需求的情况。对广东某地区的淤泥土进行了固化试验研究,探讨了A、B、C三种固化剂单掺和复掺对淤泥水泥土的改良效果。试验结果表明,在淤泥水泥土中掺入早强剂和低掺量的B固化剂提高固化土力学强度的效果最佳,固化剂掺量并非越高越好。     

碳纤维水泥土的力学性能试验研究

为了验证将短切碳纤维掺入水泥土的可行性,明确纤维掺量和纤维长度对水泥土的无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律,制备了水泥土试块,并对水泥土试块进行了无侧限抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验。通过试验证明了在水泥土中掺入短切碳纤维的可行性。所得试验结果表明：在水泥土中掺入短切碳纤维能提高其无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度,并且随着纤维掺量和纤维长度的增加均呈现先增大后减小的趋势。碳纤维的加入对水泥土试块的早期无侧限抗压强度和早期劈裂抗拉强度提高效果更佳,对其劈裂抗拉强度的提升效果要优于对无侧限抗拉强度的提升效果。在水泥土中掺入短切碳纤维能提高其峰值强度、残余强度、韧性和延性,并且在提高残余强度、韧性和延性方面更加显著,能使水泥土的破坏由脆性破坏变为延性或塑性破坏,增大了其形变范围。在试验所约定的配合比等条件下,可得28d龄期水泥土的最佳纤维掺量为4‰,最佳纤维长度为12mm。     

双掺粉煤灰硅粉对水泥土抗压强度影响试验研究

以吉林省延吉市砂土作为研究对象,对双掺硅粉—粉煤灰水泥土进行了无侧限抗压强度试验,分析不同粉煤灰、硅粉掺量以及各龄期对硅粉—粉煤灰水泥土抗压强度的影响,结果表明:随粉煤灰与硅粉掺量的增加,水泥土后期强度基本呈增大趋势,随着粉煤灰掺量的增加,早期抗压强度逐渐减小,后期抗压强度则明显提高,掺硅粉不仅显著改善水泥土早期抗压强度,且明显提高其后期抗压强度。     

玻璃纤维水泥土力学性能试验研究

为提高水泥土的受力性能,利用玻璃纤维的加筋增强作用,探讨在水泥土中掺加玻璃纤维来改善其力学性能的方法。通过对100多组玻璃纤维水泥土试件进行的抗压、抗拉和三轴压缩试验,对比分析了试验结果,从抗压强度、抗拉强度以及不同围压下的变形特点等方面研究玻璃纤维对水泥土的增强效果。试验结果的分析表明,玻璃纤维的掺入能利用其抗拉能力较好地改善水泥土的强度和变形特点,在实际工程中具有一定的推广和应用价值。