基于三轴压缩试验的水泥土力学特性研究

处于不同环境和条件下的水泥土力学特性直接影响水泥土工程的安全性和耐久性.因此,通过室内三轴试验,设计了不同的水泥掺入比,不同围压,对分别在海水和清水环境下养护的试件进行了水泥土的三轴压缩试验,研究了海水环境、水泥掺量、围压对水泥土的力学特性的影响规律.试验结果表明,水泥土三轴压缩的应力-应变曲线总体呈现软化型,水泥掺量愈大,其水泥土的脆性特征越显著;随着围压的增加,试件破坏时的延性特征越明显;随着水泥掺量的增加,水泥土的极限应力差值逐步增大,而极限应力差值所对应的应变逐步变小;随着围压的增大,水泥土的极限应力差值逐步增大,而水泥土破坏时峰值所对应的应变越大;水泥土的黏聚力和内摩擦角随着水泥掺量的增加均逐步增大;与清水环境相比较,海水环境下水泥土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均有降低.其研究成果为水泥土工程的安全性和耐久性设计提供技术参数,具有一定的工程意义和参考价值.     

聚丙烯酰胺对水泥土强度影响的试验研究

本文通过对不同聚丙烯酰胺掺量水泥土的无侧限强度试验,研究了聚丙烯酰胺对水泥土强度的影响规律,并结合电镜扫描试验,从微观上分析了聚丙烯酰胺对水泥土强度的影响机理,希望能为水泥土的工程应用提供一定的参考.研究表明:水泥掺量为10％时,水泥土抗压强度随着聚丙烯酰胺掺量的增加呈先升后降的变化趋势,掺入适量的聚丙烯酰胺可有效提高水泥土的抗压强度,并且存在一个最优掺量.     

减水剂影响下水泥土力学与渗透特性研究

为了研究水泥土在外加剂作用下的强度与渗透特性,综合考虑含水率、水泥掺量、减水剂含量与粉煤灰掺量等因素的影响,基于正交设计方法进行一系列试验研究,得到了龄期为3 d、7 d和28 d时水泥土的无侧限抗压强度和渗透系数,以及各个因素对其影响的规律,并利用SPSS软件对它们之间的关系进行了拟合.试验结果表明:这4种因素对水泥土抗压强度及渗透系数影响的主次顺序均为:含水率→水泥掺量→减水剂含量→粉煤灰掺量.随含水率增加,水泥土抗压强度逐渐降低,渗透系数不断增大;而水泥掺量的影响趋势则与之相反;随试样中减水剂含量增加,其抗压强度和渗透系数分别呈下开口抛物线和"V"形变化,在实际工程中需根据相应工程目标并结合现场试验确定最佳掺入量;在水泥土中掺入适量粉煤灰对其强度无明显影响,但是可降低水泥土的渗透性,在龄期较短时更为显著.     

玄武岩纤维水泥土填料抗压强度及耐久性研究

为保证水泥土无侧限抗压强度和耐久性满足要求,通过外掺玄武岩纤维的方式,基于室内试验对玄武岩纤维水泥土抗压强度及耐久性展开了研究。研究表明,纤维泥土抗压强度随水泥掺量增加呈线性增长,且纤维掺量为0.3%的抗压强度最大,较素水泥土抗压强度至少提高了41.0%;NaCl溶液养生方式抑制了纤维水泥土强度的发展,较标准养生方式的纤维水泥土抗压强度平均降低了11.8%;干湿冻融作用下,随水泥掺量增加,纤维水泥土抗压强度呈线性增长,且干湿作用后强度较冻融作用大,水泥掺量每增加1%,纤维水泥土干湿作用和冻融作用后抗压强度至少分别提高了13.6%、20.5%;随玄武岩纤维掺量增加,水泥土抗压强度先快速增大后缓慢减小,且纤维掺量为0.3%,干湿或冻融后水泥土抗压强度出现最大值。     

酸碱环境下纤维水泥土力学特性研究

为了研究掺入废弃玻璃纤维的水泥土在不同pH值养护环境中的力学性能,制备了不同掺量的废弃玻璃纤维水泥土和作为对照组的玄武岩纤维水泥土与素水泥土试件,并分别置于酸性环境和碱性环境溶液中养护7d、28 d、45 d,分别进行了水泥土抗压强度和抗折强度实验.分析了养护龄期、养护环境对不同种类纤维水泥土抗压强度的影响,分析了废弃玻璃纤维掺量对水泥土脆性指数的影响,探讨了不同纤维水泥土在酸碱环境下的作用机理.实验结果表明:酸性环境(pH=5)导致纤维水泥土的抗压强度降低;在水泥土中掺入适量的废弃玻璃纤维,可以降低脆性;使用废弃玻璃纤维掺入水泥土,其抵抗酸性环境腐蚀的能力更好;玄武岩纤维对水泥土抗压强度的提升和力学性能的改善效果更好.     

铁尾矿粉对混凝土性能的影响研究

将铁尾矿原粉和磨细铁尾矿粉与矿渣粉按照不同比例(分别为2:8、4:6和6:4)复掺配成矿物掺合料,并以30%、40%和50%的比例掺入混凝土中,研究其对不同水胶比(分别为0.3、0.4和0.5)混凝土流动性和抗压强度的影响。结果表明:无论矿物掺合料复掺比例及掺量多少,水胶比仍然是影响铁尾矿粉混凝土流动性和强度的主要因素,即随水胶比增大流动性提高,强度降低。铁尾矿粉和矿渣粉的复掺比例及矿物掺合料总量对流动性的影响取决于复掺后颗粒的搭配情况,当颗粒搭配合理时,即形成了较为紧密堆积,混凝土拌合物的流动性最好。由于铁尾矿粉活性低,所以其掺量增大,混凝土抗压强度呈现下降趋势。相比铁尾矿原粉,磨细铁尾矿粉有助于提高混凝土的抗压强度。     

镍铁渣粉对水泥土的强度影响试验研究

为了揭示镍铁渣粉对水泥土性能的影响,结合宏观与微观的试验方法分别对不同镍铁渣粉掺量和龄期的水泥土进行试验研究.宏观进行了水泥土的无侧限抗压强度试验,得到各组配合比下水泥土的强度值;微观进行了水泥土的物相和孔结构试验,得到各组配合比下水泥土的孔径大小和钙矾石的结晶情况.结果表明:镍铁渣粉的活性到28 d龄期后才会更大程度的被激发,早龄期活性很低;20％为镍铁渣粉掺量的较优掺入值;镍铁渣粉活性的发挥主要是与水泥水化产物反应生成钙矾石晶体;微观孔结构试验结果能与无侧限抗压强度试验结果做到很好的相互印证.     

干湿循环条件下玄武岩纤维水泥土力学强度试验研究

为保证干湿条件下水泥土工程特性,在水泥土中掺入玄武岩纤维,研究水泥掺量、纤维掺量、干湿循环次数对水泥土力学强度的影响规律。结果表明,干湿条件下,随水泥掺量或纤维掺量的增加,水泥间接抗拉强度提高较抗压强度明显;同一干湿次数下,水泥掺量增加1%,纤维水泥土抗压强度、间接抗拉强度至少分别提高12%、15%;纤维掺量为0.3%的水泥土力学强度达到最大值,纤维掺量≤0.3%时,纤维掺量增加0.1%,抗压强度和间接抗拉强度分别平均提高了18%、26%;纤维水泥土力学强度均随干湿次数增加先增大后减小,干湿次数为5次时,力学强度达到最大值。     

二乙醇单异丙醇胺对水泥土强度影响的试验研究

本文通过对不同二乙醇单异丙醇胺掺量水泥土的无侧限强度试验,研究了二乙醇单异丙醇胺对水泥土强度的影响规律,希望能为水泥土的工程应用提供一定的参考。试验表明:水泥掺量为18%时,随着二乙醇单异丙醇胺掺量的增加,二乙醇单异丙醇胺对水泥土抗压强度的增强效果呈先升后降的变化趋势,掺入适量的二乙醇单异丙醇胺可有效提高水泥土的抗压强度,并且存在一个最优掺量。     

膨润土改性水泥土力学特性试验研究

为对沿江地铁基坑进行防渗加固处理,利用膨润土与水泥对该工程区砂土进行改性.对不同掺量情况下的改性水泥土试块进行室内力学实验,得出随膨润土与水泥掺量变化改性水泥土强度参数与变形参数的变化规律.试验结果表明,膨润土的掺入会减弱水泥的水化反应,导致水泥土抗压强度、弹性模量降低;同时,膨润土的掺入也引起膨润土改性水泥土的抗剪强度参数降低.针对改性水泥土的力学性能变化,探讨了水泥土力学性能变化的原因,为优化膨润土改性水泥土材料的工程性质提供了可靠的实验依据.     

不同含水率下赤泥改良土的动弹模及阻尼比研究

为研究不同初始含水状态下赤泥改良土的动力学参数,利用GDS动三轴仪对不同含水率下改良土进行了不同频率下的循环加载试验,研究分析了振次、含水率、加载频率对改良土动弹性模量和阻尼比的影响.试验结果表明:动应力幅值一定时,动弹模随振次增加基本无变化,阻尼比随振次增加呈波动变化,且提出并证明了可用第10振次下的动弹模阻尼比值代表各级荷载下的动弹模阻尼比值;动弹模随动应变幅值的增加先增大后减小,并用二次函数对其进行了拟合,阻尼比随动应变的增加先减小后增大;改良土动弹模在其最优含水率处达到最大,较高的含水率使改良土动弹模明显下降;较小应变幅下动弹模随频率增加而减小,较大应变幅时动弹模随频率增加而增大,阻尼比在加载频率较高时较大.     

Experimental study of the mechanical behavior of plastic concrete in triaxial compression

This paper is going to present the results of an extensive experimental parametric study of the mechanical responses of various types of plastic concrete in unconfined and triaxial compression tests. Plastic concrete consists of aggregates, cement, water and bentonite, mixed at a high water cement ratio, to produce a ductile material. It is used for creating an impermeable barrier (cut-off wall) for containment of contaminated sites or seepage control in highly permeable dam foundations. A plastic concrete cut-off wall acts essentially as a barrier to stop or reduce the groundwater flow. In this study the effect of specimen age, cement factor, bentonite content and confining pressure on shear strength and permeability of plastic concrete were investigated. The observed behavior is more and more ductile for increasing confining pressure. It is shown, also, that any increase in confining pressure increases the compressive strength as well as the elastic modulus and the deformability of the specimen. It is shown that an increase in cement factor increases the shear strength as well as the elastic modulus. It is obtained that increase of bentonite content, decreases the compressive strength as well as the elastic modulus. Increasing the age of the specimens causes an increase of the compressive strength as well as the elastic modulus and also the shear strength parameters are affected. Also, it is obtained that increase in confining pressure and cement factor reduces the permeability.     

负温条件下二灰改良风积砂土的动力参数试验研究

为研究二灰改良风积砂土在低温条件下的动力参数变化规律,采用改进的Hardin双曲线模型,通过室内冻土动三轴试验,展开不同试验条件下二灰改良风积砂土在负温条件下的动力特性研究.试验结果表明:随掺灰比的增加,改良风积砂土的动剪切模量先升高后下降,改良效果以掺灰比30%~40%为最佳;相同掺灰比下,冻土的动剪切模量随围压和频率的增加而增加,随冻融循环次数和温度的增加而减少.结合试验结果,对负温条件下的二灰改良风积砂土的最大动剪切模量变化规律进行了回归分析,得出最大动剪切模量与围压、频率和温度三者之间的线性方程.该成果可为解决实际工程问题提供科学性参考依据,具有一定的社会经济效益.     

粒化高炉矿渣微粉固化淤泥质土的动力特性及微观机理

采用不同掺量的粒化高炉矿渣微粉(GGBS)对淤泥质土进行固化处理,利用动三轴试验,确定GGBS的最优掺量,并分析最优掺量固化土在不同围压下的动强度、动弹性模量和动阻尼比的变化规律,最后利用SEM和EDS分析固化土的微观结构和元素变化,揭示其固化机理。结果表明,当GGBS掺量为20%(质量分数,下同)时,固化土动强度呈台阶式增大,20%为最优掺量。20%掺量固化土动强度是淤泥质土的2～4倍,增大45～60 kPa,动弹性模量最大值是淤泥质土的3~4倍,动阻尼比相对减小,100 kPa和150 kPa围压下动阻尼比减小尤为明显。SEM照片显示,20%GGBS掺量的固化土颗粒成团聚状,颗粒间的孔隙大大降低,土体变得相对致密。EDS能谱显示,大量的Ca²⁺发生离子交换团粒化作用,从而增强了土颗粒之间的结合力,土颗粒的内摩擦角变大,土体的强度也随之提高。     

Investigation of the deformability properties of fiber reinforced cemented sand

In this study, 72 consolidated drained triaxial tests have been carried out to evaluate the effect of relative density, weight ratio of fibers, weight ratio of cement and confining pressure on the deformability properties of specimens made from Babolsar sand, Portland cement type II and polyvinyl alcohol (PVA) fibers. The results of this study show that the stiffness corresponding to 50% of the shear strength increases with the addition of cement. The presence of fibers within the cement specimen reduces stiffness. On the other hand, for uncemented specimen, adding fibers can reduce the stiffness of the specimens by 80% density, while adding fibers increases stiffness for specimens with 50% density. Adding cement to sand increases the secant stiffness at lower strains, but at high strains, cement content does not affect the secant stiffness. For specimens with relative density of 80%, in low strains, adding fibers reduces the secant stiffness. In high strains, the presence of fibers increases the secant stiffness. The distance between the yielding point and failure point increases with increasing confining pressure and fiber content, but adding cement reduces this distance. The yielding point of cemented sample depends on cement content and confining pressure. The inclusion of PVA fibers to the cemented soil increases the energy absorption. The addition of cement increases the energy absorption, but the amount of energy absorption increase is not significant. Moreover, the increase of confining pressure increases the difference in the absorbed energy of the specimens with different relative densities.     

铜尾矿机械活化试验研究

基于机械活化原理对铜尾矿性能进行了试验研究,结果表明粉磨10 min的铜尾矿掺入水泥后,水泥标准稠度需水量随着掺加量的增加而减小,继续延长粉磨时间水泥标准稠度需水量随着掺量增加而增加,而粉磨时间对掺有铜尾矿的水泥凝结时间几乎没有影响。在12%～16%范围内,延长粉磨时间对铜尾矿28 d活性指数较为有利,其余掺量并不明显,并且掺入铜尾矿的水泥流动性损失加剧。     

不同干密度尾矿料压缩特性探究

为研究不同干密度尾矿料的压缩特性,采用筛分法将尾矿料分别配制成不同干密度的尾矿砂及尾矿土,进行渗透、压缩试验。试验表明:尾矿砂的沉降主要发生在施加荷载的早期阶段,且沉降量较大。压缩模量随着干密度的增大而增大,压缩系数随着干密度的增大而减小,在相同压力增量下,尾矿土的压缩性更强。     

Triaxial behavior of fiber-reinforced cemented sand

In this research, a series of laboratory tests have been performed to investigate the effects of cement and polypropylene (PP) fiber on the triaxial behavior of sand. The cement contents were 0 and 5% by weight of the dry sand. Fiber length and diameter were 18 and 0.023 mm, respectively, were added at 0 and 0.6% by weight of dry sand–cement. Triaxial compression tests were performed at confining pressures of 0.1, 0.25, 0.5, and 1 MPa. The results of the study indicate that the inclusion of PP fiber increases the shear strength and the peak axial strain. The elastic modulus of specimen decreased with increase in fiber content and increased with the increase in cement content. Moreover, the initial stiffness and peak strength increased by increasing cement content.     

动力载荷作用下橡胶混凝土的力学性能

采用体积分数分别为15%、30%和45%的橡胶粉或橡胶块颗粒对混凝土中粗骨料进行替换,并用自由振动法对橡胶混凝土简支梁的振动频率和阻尼性能进行测试,考察了小变形时阻尼比与橡胶颗粒大小和数量之间的关系。采用弹性波法和梁单元法对橡胶混凝土的动力模量进行了测量,并对其静弹性模量与动弹性模量进行了对比。结果表明,橡胶混凝土的动力弹性模量低于普通混凝土。橡胶块对橡胶混凝土动、静弹性模量的影响均大于橡胶粉。普通混凝土的动弹性模量比静弹性模量高37.4%,而橡胶混凝土的动弹性模量比静弹性模量高约50%。橡胶混凝土的阻尼比随最大响应幅值的增大而增大。相比于普通混凝土,橡胶混凝土的阻尼对振动的响应更为敏感。橡胶混凝土的阻尼比随橡胶含量的增加而显著增大。当橡胶的体积分数为30%时,橡胶混凝土综合性能较佳。     

非饱和重塑Q3黄土抗剪强度分析

以宝兰客专隧道典型黄土为研究背景,探讨了含水率对重塑Q3黄土抗剪特性的影响,并通过数据拟合得到重塑Q3黄土破坏强度与含水率之间的关系表达式。结果表明:随着含水率的增加,土样的破坏强度随之减小;在同一含水率下,随着围压的增加,其抗剪强度逐渐增大。在低围压下试样有明显的峰值,为脆性破坏;在较高围压下试样为塑性破坏。含水率较低时,剪应变呈现出应变软化及弱硬化状态;含水率较高时,剪应变呈现出硬化及强硬化状态。在轴向应变较小时,重塑Q3黄土的应力-应变呈现出近似线性的关系;当轴向应变较大时,应力-应变呈现出高度的非线性关系。通过线性回归方法以围压和含水率数据回归出重塑黄土的破坏强度计算式,对比计算数据和实测数据,发现它们之间的相对误差较小,实测值与计算值的变化趋势基本一致,本研究成果可以为类似工程提供依据。