基于纳米SiO2改良的橡胶冻黏土性能试验研究

为研究橡胶改良冻土的力学性能,提高废弃橡胶利用率,通过掺入1%和3%的SiO_2对橡胶改良冻土性能进行再改良。采用WDT-100D型冻土压力试验机,针对不同纳米SiO_2和不同橡胶掺量的冻土进行轴向抗压强度试验,得到了不同冻结温度水平下改良冻土的破坏形态、力学参数及应力应变关系曲线,确定了纳米SiO_2和橡胶掺量对冻结黏土力学性能和破坏特征的影响规律。结果表明:掺入10%的橡胶对冻结黏土的抗压强度、弹性模量提升效果较好,橡胶掺量过多时提升效果较差;在橡胶改良土体中掺入纳米SiO_2可以进一步提升改良冻土的韧性、轴向抗压强度,进一步减小土体的受压破坏程度,提升橡胶利用率。     

上海灰黄色粉砂水泥改良土冻胀融沉性质实验

为了揭示水泥改良土拟制冻胀融沉的机理、检验水泥改良地层治理冻胀融沉的有效性,针对上海灰黄色粉砂开展水泥改良土冻胀融沉性质的实验研究. 试验结果得到9种不同水泥掺入量时改良土重塑土试样的渗透系数、开敞系统冻结条件下的冻胀率和融沉率等数据. 通过分析冻胀率、融沉率随水泥掺入量、改良土试样渗透系数变化的关系,发现冻胀率和融沉率随水泥掺入量变化的规律相同,存在2个临界值,由此得到了水泥改良地层控制冻胀融沉的最佳水泥掺入量,并指出水泥改良地层控制冻胀的同时融沉自然得到控制. 综合分析表明,水泥改良地层控制冻胀融沉的基本机理是水泥改良作用降低了土的渗透性,阻止了水分迁移量,减小了冰分凝作用,从而减小了冻胀.     

开放系统黏土冻结水分迁移影响因素定量研究

为解决人工冻土水分迁移规律不明确等问题,基于两端控温的开放系统水分迁移试验,对不同影响因素下的人工冻结水分迁移量进行了定量研究。试验结果表明:上覆荷载是影响水分迁移的最显著因素,其次分别为含水率和冻结温度。土体水分迁移量随着上覆荷载的增大而减小,冻结温度为-28℃、土体含水率为25%时,上覆荷载增加1 kPa,水分迁移量减小约0.8%。土体水分迁移量随着初始含水率增大而增大,冻结温度为-28℃、上覆荷载为71.44 kPa时,土体含水率增加1%,水分迁移量增加约1.7%。土体水分迁移量随着冻结温度的降低而增大,土体含水率为25%、上覆荷载为71.44 kPa时,冻结温度降低1℃,水分迁移量增加约4%。分层测定了试样未冻土含水率,得出未冻土区含水率略有降低,开放系统中未冻土主要承担水分迁移通道的作用。研究成果可以为富水地层人工冻结水分迁移量估算提供参考,也可为冻胀引发上覆地层计算模型提供依据。     

浮石粉对水泥复合土改性效果的试验研究

将天然浮石粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究,以粉质黏土为原料,首先对水泥质量分数16％、土体原始含水量为击实试验最佳含水量时的试件进行了不同龄期(7d、28d、60d)、不同浮石粉掺量(4％、8％、12％、16％)的无侧限抗压强度试验,结果表明,随着龄期增长,浮石粉水泥土强度增大,随浮石粉掺量增加,强度先增大后减小,浮石粉最佳掺量为8％.其次对水泥质量分数为16％、浮石粉质量分数为8％、土料原始含水量分别为14％、19％、24％、29％的试块进行无侧限抗压强度试验,结果表明,浮石粉可明显改善原始含水量较高土体的强度,当原始土料含水量高于最优含水量达到19％时,浮石粉水泥复合土强度平均提高了18.3％.     

硅粉对沙漠风积沙水泥基材料性能的影响

为研究硅粉掺量对沙漠风积沙水泥基材料性能的改善效果,设计不同硅粉掺量的单因素试验进行稠度测试和抗折抗压强度测试,分析了硅粉掺量对材料稠度和力学性能的影响。结果表明:沙胶比为3,硅粉掺量为6%时,材料3 d、7 d抗压强度较基准组分别提高了61.9%、47.1%,28 d抗压强度较基准组提高了38.2%,此时折压比较大,为0.33,沙漠风积沙水泥基材料的抗压性能显著提高,且脆性较小。前期水泥基材料抗压强度增长率随硅粉掺量的增加先增大后减小,后期抗压强度增长率随硅粉掺量的增加而增大;水泥基材料抗折强度增长率随硅粉掺量的增加先增大后减小,当硅粉掺量大于10%时,材料抗折强度增长率为负,掺入过量硅粉会降低沙漠风积沙水泥基材料的抗折强度。     

黏土改良铁尾矿砂物理力学特性试验研究

为探究不同黏土掺量对铁尾矿砂物理力学特性的影响规律,以河北省赞皇县某尾矿库的铁尾矿砂为研究对象,借助外掺黏土的改良方法,通过击实试验、加州承载比试验与常规三轴试验,研究黏土掺量对改良铁尾矿砂物理力学特性的影响。结果表明:改良土的最大干密度随黏土掺量增加呈现出先增大后减小的规律性;铁尾矿砂中掺入黏土可有效提高其加州承载比强度;当黏土掺入量在恰巧充分填充铁尾矿砂孔隙临界点附近时,改良土更易压实,其强度与刚度指标综合表现最为优异。     

上覆荷载作用下末透镜体演变规律试验

土体冻胀量由原位冻胀、不连续冰透镜体、末透镜体构成,末透镜体厚度是构成土体冻胀量的决定性因素。选取兰州饱和粉质黏土、黏土进行上覆荷载作用下的冻胀试验,采用可视化、图像二值化处理方法对饱和试样冻结过程中的末透镜体演变规律进行分析。试验结果表明:土体类型相同时,末透镜体厚度随上覆荷载的增大而减小;上覆荷载相同时,粉质黏土末透镜体厚度大于黏土。将末透镜体生长过程视为准静态过程,由固体表面水膜热力学理论推导可知,等效水压力、土体导湿系数是影响末透镜体分凝速率的根本原因。通过数据拟合,得到末透镜体平均分凝速率与上覆荷载之间的定量函数关系。     

白云石粉对水泥砂浆体积稳定性影响的研究

研究了白云石粉-水泥砂浆的体积稳定性,试验结果表明:掺入5%~30%的白云石粉改善了水泥砂浆的干缩性能,白云石粉掺量为5%时,砂浆干缩最小,随白云石粉掺量的继续增加,水泥砂浆的干缩呈逐渐增大趋势。水泥-白云石粉砂浆的干缩与其孔隙特征具有良好的相关性,在白云石粉掺量为5%时平均孔径最小,后随掺量增大而逐渐增大;孔均匀性则随白云石粉掺量增大而减小。     

矿粉改善水泥-石灰石粉砂浆孔结构的研究

采用可蒸发水含量法研究了矿粉对水泥-石灰石粉砂浆孔结构的改善作用。结果表明,石灰石粉和矿粉掺量对水泥胶凝体系的初始孔隙率影响较小。7 d龄期时,水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率和大孔比例随石灰石粉掺量增加先减小后增加,小孔孔隙率和小孔比例先增加后减小,石灰石粉掺量为10%时取得最大值或最小值;28 d龄期时水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率、小孔孔隙率和大孔比例均随之增大,产生孔粗化效应。随着矿粉掺量增加,水泥-石灰石粉砂浆的7 d和28 d总孔隙率、大孔和小孔孔隙率减小,小孔比例增加。     

不同温度及橡胶掺量下冻结黏土力学性能北大核心

为研究橡胶改良冻结黏土的力学特性,探究其随温度及橡胶掺量的变化关系,并确定不同温度水平下的最佳橡胶掺量,选用WDT-100型冻土压力试验机,采用应变加载的方式对矿井黏土进行单轴抗压强度试验,得到不同橡胶掺量和不同冻结温度条件下改良土体的力学性能指标及应力应变关系曲线。结果表明:橡胶的掺入可提高冻结黏土的弹性模量和强度,掺量为10%~15%时提升效果最显著;橡胶对冻结黏土强度的提升幅度,随冻结温度的降低而减小;橡胶掺量为10%时冻结黏土受压后破坏程度最小;温度为-5℃和-10℃时,掺入橡胶可以提高冻结黏土的韧性,温度低至-15℃时,掺入橡胶使得冻结黏土韧性降低。     

木质纤维加筋土体力学性能试验研究

为了探究不同掺量的木质纤维土的力学性能变化趋势,以黑龙江某基坑的粉质黏土为试验对象,通过进行直剪试验以及无侧限抗压强度试验,得到了不同掺量下木质纤维土的抗剪强度以及无侧限抗压强度变化规律。试验结果表明:掺入木质纤维对土体强度有一定的提高,随着木质纤维的掺量增长,纤维加筋土的内摩擦角以线性趋势持续增大、黏聚力以及无侧限抗压强度均为先增大后减小,最佳纤维掺量为4%。     

不同温度及橡胶掺量下冻结黏土力学性能

为研究橡胶改良冻结黏土的力学特性,探究其随温度及橡胶掺量的变化关系,并确定不同温度水平下的最佳橡胶掺量,选用WDT-100型冻土压力试验机,采用应变加载的方式对矿井黏土进行单轴抗压强度试验,得到不同橡胶掺量和不同冻结温度条件下改良土体的力学性能指标及应力应变关系曲线。结果表明:橡胶的掺入可提高冻结黏土的弹性模量和强度,掺量为10%～15%时提升效果最显著;橡胶对冻结黏土强度的提升幅度,随冻结温度的降低而减小;橡胶掺量为10%时冻结黏土受压后破坏程度最小;温度为-5℃和-10℃时,掺入橡胶可以提高冻结黏土的韧性,温度低至-15℃时,掺入橡胶使得冻结黏土韧性降低。     

掺和料对水泥-白云石粉胶凝体干缩性能的影响

研究了复掺矿物掺和料对水泥-白云石粉胶凝体系干缩性能的影响。结果表明,水泥-白云石粉胶凝体系的干缩值随白云石粉掺量变化呈现先减小后增大的趋势,在白云石粉掺量为5%时最小。单掺粉煤灰或矿粉以及复掺粉煤灰和矿粉在一定程度上均可减小水泥-白云石粉胶凝材料的干缩值,当粉煤灰和矿粉掺量均为10%时,其改善效果较好。     

钼尾矿粉对水泥基材料强度和微观结构影响研究

为减少钼尾矿堆积造成的土地占用、污染环境问题,提高其在建筑领域资源化利用的效率,制备了钼尾矿粉-水泥胶砂试样,从掺量、细度、养护时间、活性贡献率等方面分析了钼尾矿粉对水泥基材料抗压强度的影响,利用XRD和SEM分析了水泥基材料水化产物和微观结构。结果表明:标准养护下,钼尾矿粉掺量与强度呈线性递减关系,掺量不宜超过20%,此时90 d水化活性贡献率4.633%,掺量增加导致硬化浆体中存在大量孔隙,对强度增长不利;钼尾矿粉细度减小,能够提高试样抗压强度和早期活性贡献率,但对后期强度增长不利,适宜粉磨时间为20 min;水泥基材料前期强度增长速度较快,14 d抗压强度发展系数超过80%,后期强度增长逐渐趋于稳定;掺钼尾矿水泥基材料水化产物主要为Ca(OH)2、水化硅酸钙、钙矾石及未反应的尾矿颗粒。     

冻融红砂岩微观结构损伤试验研究

为探究岩石在冻融条件下的微观结构损伤特性,对冻 融前后的红砂岩进行核磁共振、电镜扫描、孔隙度和渗透率 的测量试验,得到了红砂岩冻融前后的核磁共振 T２ 谱 分 布、电镜扫描图像、有效孔隙度和渗透率变化情况.研究结 果表明:红砂岩在冻融后,第一个峰的形态向左发生偏移,且 第一个峰和第二个峰的面积之和占 T２ 谱峰总面积比例增 加,表明岩石在冻融条件下产生微裂隙;红砂岩的 T２ 谱分 布主要有３个峰,第三个峰的面积占 T２ 谱峰总面积的１％ 以下,表明大孔隙很少,以微孔隙为主;电镜扫描图像表明冻 融后的红砂岩内小孔隙和微裂隙数量增多,且孔径增大.红 砂岩在冻融后的饱水质量、有效孔隙度和渗透率均增加,岩 石在冻融条件下产生新的微裂隙,为水分的迁移提供了空间 条件.红砂岩的核磁共振、电镜扫描图像、有效孔隙度和渗 透率测量结果可为研究岩石冻融损伤机理提供依据.     

铁矿石脱磷硫工艺现状及同步脱除新方法

为了研究黔北地区的硫铁矿矿渣在代替混凝土骨料后混凝土的力学性能,采用X衍射仪对黔北地区的硫铁矿尾矿进行物相和矿物成分的分析,用硫铁矿尾矿矿渣来制备硫铁矿尾矿矿渣改良混凝土,并对其力学性质和冻融特性进行研究。结果表明：硫铁矿尾矿矿渣掺量的增大可以延长了改良混凝土的凝结时间,而在硫铁尾矿矿渣掺量为20%以及混凝土的水灰比为0.40时,改良混凝土的7 d抗压强度和28 d抗压强度较大。在同一水化时间下,混凝土的水化放热速率、水化放热量以及DTA值随着硫铁尾矿矿渣掺量的增大不断降低。同时,随着冻融次数的不断增大,混凝土的抗压强度不断减小,且抗冻性指标也不断减小,这说明了冻融循环作用可以削弱水泥固化土抵抗变形能力和降低承载力的作用。     

冻融环境下原状黄土孔径分布与其力学特性关系的试验研究

为得到冻融环境下原状黄土孔径分布与其力学特性的关系,以原状黄土为研究对象开展反复冻融作用下的三轴剪切试验和核磁共振观测试验。试验结果表明:在冻融环境中黄土的强度及内部孔隙结构均会发生改变,伴随冻融次数的增加土体的粘聚力将会降低,且最终趋于稳定,而其内摩擦角基本稳定,略微减小,变化幅度在1°～2°间。反复的冻融循环作用使土体中的细颗粒会增多;孔隙方面,微、小孔隙的数量变化由开始减少至增多,而中、大孔隙的数量变化由开始增多至减少。随着冻结温度不断降低,土体粘聚力逐渐增大,而原状土体的内摩擦角基本保持不变。     

硫铁矿尾矿矿渣改良混凝土力学性质与耐久性

为了研究黔北地区的硫铁矿矿渣在代替混凝土骨料后混凝土的力学性能，采用X衍射仪对黔北地区的硫铁矿尾矿进行物相和矿物成分的分析，用硫铁矿尾矿矿渣来制备硫铁矿尾矿矿渣改良混凝土，并对其力学性质和冻融特性进行研究。结果表明:硫铁矿尾矿矿渣掺量的增大可以延长了改良混凝土的凝结时间，而在硫铁尾矿矿渣掺量为20%以及混凝土的水灰比为0.40时，改良混凝土的7 d抗压强度和28 d抗压强度较大。在同一水化时间下，混凝土的水化放热速率、水化放热量以及DTA值随着硫铁尾矿矿渣掺量的增大不断降低。同时，随着冻融次数的不断增大，混凝土的抗压强度不断减小，且抗冻性指标也不断减小，这说明了冻融循环作用可以削弱水泥固化土抵抗变形能力和降低承载力的作用。      

粉煤灰掺量对土壤混合材料空气阻隔性影响的试验

治理自燃煤矸石山需要覆盖大量惰性材料,为节约土源、废物利用和保障环境效益,研究粉煤灰代替部分土壤做自燃煤矸石山覆盖材料的最佳配比。将粉煤灰分别与粉土、粉质黏土按照不同体积比均匀混合,通过室内模拟实验,测定不同配比混合材料的空气阻隔效果,分析不同粉煤灰掺量对混合材料空气阻隔性的影响规律。结果表明:在粉质黏土、粉土中掺入粉煤灰,混合材料的空气阻隔性随粉煤灰掺量增加而衰减,不同压差下测定其渗透率与粉煤灰掺量呈近似的指数函数关系;粉煤灰含量50%和30%分别是决定粉土、粉质黏土空气阻隔性变化的一个重要特征。建议在粉土中掺入粉煤灰的比例小于50%,在粉质黏土中掺入粉煤灰的比例小于30%。     

冻融循环条件下人工冻结砂土力学特性试验研究

通过两淮地区人工冻结砂土在不同含水率和冻结温度(-5℃、-10℃、-15℃等3水平)下进行冻融循环单轴无侧限抗压强度试验。结果表明：在冻结温度较高(-5℃)的条件下,不同含水率的冻结砂土随着冻融循环次数的增加,无侧限抗压强度先减小后增大。当冻结温度较高(-10℃)时,随着冻融作用次数的增加,瞬时强度先增加后减小,但变化幅度很小。当冻结温度为-15℃时,冻融作用对人工冻土的单轴抗压强度影响不显著。在试验温度范围内,冻融作用使其强度变化范围为0.16～1.32MPa。试验结果对深部矿井冻结法设计和施工提供科学指导。