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煤系偏高岭土-矿粉-水泥复合改性盐渍土试验研究

煤系偏高岭土-矿粉-水泥复合改性盐渍土试验研究

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作者：吴振戌太原理工大学

学位级别：硕士

盐渍土指土中含盐量超过一定数量的土,工程应用中把含盐量超过0.3%,同时具有盐胀、溶陷、腐蚀等不良工程特性的土判定为盐渍土。盐渍土病害对工程设施造成严重的不良影响。为满足工程设施建设的需要,科研人员对盐渍土改性进行了大量的研... 详细信息

盐渍土指土中含盐量超过一定数量的土,工程应用中把含盐量超过0.3%,同时具有盐胀、溶陷、腐蚀等不良工程特性的土判定为盐渍土。盐渍土病害对工程设施造成严重的不良影响。为满足工程设施建设的需要,科研人员对盐渍土改性进行了大量的研究,我国西北地区、滨海地区对盐渍土改性已有显著成效。然而由于不同地区盐渍土的工程特性存在很大的差异,山西省盐渍土腐蚀工程设施及改性固化研究较少。本文来源于横向课题“回填盐渍土改性试验及应用研究”,以山西运城南部地区盐渍土为研究对象,复掺煤系偏高岭土、矿粉、水泥改善盐渍土的不良工程特性。通过测试不同掺量改性剂下改性盐渍土的抗压强度、渗透系数、固结物含量、电阻率,分析改性剂掺量对盐渍土力学性能、耐久性的影响,找寻最优掺量;通过改性盐渍土承压时电阻率的变化情况,分析电阻率、应力随应变的动态变化规律,探究电阻率表征改性盐渍土承压时抗压强度的可行性;通过XRD及SEM试验,观察改性盐渍土的微观结构及水化产物,阐述改性剂的作用机理。本文主要研究内容如下:(1)采用煤系偏高岭土、矿粉、水泥复掺改性盐渍土,测试不同掺量改性剂改性盐渍土7d、28d、90d养护龄期的无侧限抗压强度、渗透系数及固结物含量,研究复掺煤系偏高岭土、矿粉、水泥对盐渍土强度、抗渗性能的影响。结果表明:复掺煤系偏高岭土、矿粉、水泥可以显著提高盐渍土的无侧限抗压强度及抗渗性。当改性剂总量为10%,煤系偏高岭土、矿粉、水泥=1:3:1时改性效果最优。对比不同掺量改性剂改性盐渍土7d、28d、90d养护龄期的无侧限抗压强度及固结物含量,发现复掺改性剂对盐渍土早期强度具有促进作用。(2)采用宽频LCR测量仪,测试各掺量改性盐渍土7d、28d、90d养护龄期的电阻率及其承压时电阻率的变化情况,研究复掺煤系偏高岭土、矿粉、水泥对改性盐渍土电阻率的影响,探究电阻率表征改性盐渍土承压时抗压强度的可行性。结果表明:各掺量改性盐渍土电阻率随电流频率的增加而降低,当电流频率小于50000Hz时,改性盐渍土电阻率随电流频率的增加下降迅速;当电流频率大于50000Hz时,改性盐渍土电阻率随电流频率的增加下降缓慢并逐渐趋于稳定。相同电流频率下,改性盐渍土电阻率随煤系偏高岭土掺量的增加而下降。当应变小于1%时,改性盐渍土应力缓慢升高、电阻率迅速下降,当应变为1%～5%时,改性盐渍土应力、电阻率基本不变。当应变大于5%时,改性盐渍土应力开始快速升高,电阻率下降速率较应变为1%～5%时的电阻率下降速率略快。相同养护龄期下,与未掺加改性剂的盐渍土相比,掺加改性剂的改性盐渍土的电阻率变化速率较小。(3)采用XRD分析仪,对天然盐渍土、不同掺量改性剂改性盐渍土进行成分检测。研究复掺煤系偏高岭土、矿粉、水泥改性盐渍土的水化产物成分。结果表明:各掺量改性盐渍土X射线衍射图谱衍射峰相同,表明水化产物结晶类型并未随煤系偏高岭土掺量增加而发生变化。改性盐渍土的SiO衍射峰高度与天然盐渍土相比偏低,表明改性盐渍土内部发生化学反应消耗了SiO。(4)采用SEM测试仪,对天然盐渍土和掺加0%、2%、4%煤系偏高岭土的改性盐渍土进行形貌检测及定量分析,研究煤系偏高岭土掺量对改性盐渍土内部结构的影响。结果表明:天然盐渍土内部结构疏松,孔隙较多,结构稳定性差。复掺改性剂后改性盐渍土内部结构密实,孔隙变少,结构稳定性显著增强。当改性剂总量为10%,煤系偏高岭土、矿粉、水泥=1:3:1时改性效果最优综上,煤系偏高岭土、矿粉、水泥复掺可改善盐渍土内部结构,提高盐渍土强度,及抗渗性。煤系偏高岭土、矿粉、水泥=1:3:1时改性效果最优

关键词：改性盐渍土力学性能抗渗性电阻率微观

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稻壳灰-水泥纤维改性盐渍土的路用性能研究

稻壳灰-水泥纤维改性盐渍土的路用性能研究

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作者：司泽华吉林大学

学位级别：硕士

吉林省西部是我国最大的碳酸盐渍土分布区,该地区盐渍土同时具有一定程度风积沙的特性,不能直接用于填筑路基,需要采取一定的处治措施。随着该地区经济的快速发展与路网完善需求,越来越多条高等级公路在建,该地区盐渍土的改良成为一项... 详细信息

吉林省西部是我国最大的碳酸盐渍土分布区,该地区盐渍土同时具有一定程度风积沙的特性,不能直接用于填筑路基,需要采取一定的处治措施。随着该地区经济的快速发展与路网完善需求,越来越多条高等级公路在建,该地区盐渍土的改良成为一项紧迫的任务。然而在盐渍土内以一定比例掺入水泥的传统加固方法所生成的改性盐渍土具有盐胀性、脆性高、吸水膨胀等问题,在一定程度上限制了改性盐渍土的力学性能和路用性能。本文针对传统改良方法的弊端,考虑该地区盐渍土的组成特点,提出在盐渍土内掺入稻壳灰、水泥和聚丙烯纤维的新型加固方法,并做了以下工作:对盐渍土改良研究现状进行了系统综述并对原材料的各项性能进行试验分析;以稻壳灰、水泥和聚丙烯纤维的掺量为变量设计了三因素三水平正交试验,以土样的抗剪强度作为评价指标,确定了三者最佳配合比;在最佳配合比的基础上系统进行了改性盐渍土的力学性能和路用性能试验研究,并采用X射线衍射试验,对改性盐渍土的加固机理进行了微观机理分析。通过以上工作,主要得出如下结论:(1)聚丙烯纤维、稻壳灰的掺入可以大幅提高水泥加固盐渍土的力学和路用性能;水泥纤维改性盐渍土和稻壳灰水泥纤维改性盐渍土均满足规范对各等级公路底基层的抗压强度、CBR和回弹模量的要求;(2)掺入稻壳灰可以提高水泥纤维改性盐渍土的力学和路用性能的机理是稻壳灰内的SiO抑制了水泥水化物与盐渍土内的氯离子和硫酸根离子的化学反应,减少了低强度的Friedel盐和导致盐胀的钙矾石和钙硅石的产生;(3)推荐稻壳灰20%+水泥10%+聚丙烯纤维0.3%的固化方案对吉林省西部碳酸盐渍路基土进行固化。论文的研究成果可应用于吉林省西部盐渍土分布区的高等级道路的路基处理,同时也可为其它类型相近的盐渍土地区的公路路基处理提供参考。

关键词：改性盐渍土稻壳灰聚丙烯纤维路用性能 X射线衍射试验

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