摻合粉煤灰的復(fù)合水泥土力學(xué)性能及耐久性試驗(yàn)研究.pdf

1、本文以內(nèi)蒙古河套地區(qū)粉質(zhì)粘土為原材料，利用水泥固化土技術(shù)原理，通過在水泥土中摻加粉煤灰，再利用強(qiáng)堿激發(fā)粉煤灰水泥土，配制具有高強(qiáng)度及耐久性良好的新型材料，以便應(yīng)用于工程實(shí)際中。本文主要的研究工作有：
　　1、通過改變水泥土試驗(yàn)條件、改變水泥土成分，研究原材料對(duì)水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響及摻加劑對(duì)水泥土強(qiáng)度的影響程度，總結(jié)水泥土強(qiáng)度變化規(guī)律。通過對(duì)水泥土、粉煤灰水泥土、復(fù)合水泥土進(jìn)行漸進(jìn)式的研究，設(shè)計(jì)配合比方案。
　　2、通過

2、改變摻加物質(zhì)及摻加物的用量更新試驗(yàn)方案，來改善水泥土性能。以水泥土中摻加粉煤灰為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究如何提高粉煤灰水泥土及激發(fā)粉煤灰活性以后的復(fù)合水泥土的抗壓強(qiáng)度及耐久性。對(duì)水泥土各摻加劑進(jìn)行權(quán)重分析、各因素用量水平分析及試驗(yàn)的誤差分析，得出粉煤灰水泥土及復(fù)合水泥土的組成成分對(duì)水泥土性質(zhì)的影響權(quán)重，并對(duì)權(quán)重分析結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，使復(fù)合水泥土配合比得到進(jìn)一步優(yōu)化，設(shè)計(jì)出具有高強(qiáng)度的新型復(fù)合材料。
　　3、對(duì)三類水泥土進(jìn)行滲透試驗(yàn)、凍融循環(huán)

3、試驗(yàn)、抗沖刷試驗(yàn)研究，通過對(duì)三類水泥土養(yǎng)護(hù)不同齡期進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，得出不同水泥土，尤其是被激發(fā)后粉煤灰水泥土及改善后的復(fù)合水泥土的滲透性能及耐久性的變化規(guī)律。結(jié)合水泥土試驗(yàn)過程中的外觀形態(tài)變化及對(duì)微觀電鏡照片進(jìn)行分析，研究水泥土經(jīng)過凍融破壞后，抗壓強(qiáng)度退化機(jī)理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。由于水泥土屬于粘脆性材料，因此研究水泥土的滲透性及耐久性具有重要的工程實(shí)際意義。
　　4、宏觀上，對(duì)水泥土破壞的形態(tài)特征進(jìn)行細(xì)致觀察；微觀上，利用掃描電鏡

4、技術(shù)及能譜分析技術(shù)，結(jié)合水泥土固化機(jī)理，深入分析標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后不同水泥土的生成物成分、數(shù)量、形態(tài)及結(jié)構(gòu)的不同，找出不同水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不同的內(nèi)在原因。
　　5、從力學(xué)機(jī)理分析復(fù)合水泥土的改良效果。對(duì)復(fù)合水泥土進(jìn)行反復(fù)加卸載試驗(yàn)，研究復(fù)合水泥土的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律、彈性模量的變化規(guī)律，通過研究損傷度計(jì)算方法，研究其損傷退化規(guī)律，建立單軸受壓狀態(tài)下復(fù)合水泥土的彈塑性損傷模型。
　　根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果深入研究分析，得出如下成果

5、：
　　1、在用強(qiáng)堿激發(fā)粉煤灰水泥土的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到復(fù)合水泥土的最優(yōu)配合比為：土壤：水：水泥：粉煤灰：氫氧化鈣：氫氧化鈉：表面活性劑=60.7%：12.3%：10%：7.50%：9%：0.40%：0.10%。此試驗(yàn)方案得到標(biāo)養(yǎng)28d水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為11.04（MPa），結(jié)果非常理想，可用于實(shí)際工程中。各外摻劑因子的權(quán)重為：氫氧化鈉為2.64、粉煤灰為2.62、氫氧化鈣為1.47、表面活性劑為1.27，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)

6、行方差分析，得出試驗(yàn)誤差為0.57，偏差較小，結(jié)果可信度高。
　　2、通過摻加石灰這種堿性物質(zhì)，可以大大提高粉煤灰水泥土抗?jié)B性能。以摻加15%的粉煤灰為例，加入石灰的粉煤灰水泥土的滲透系數(shù)為1.87310-8cm/s，是不加石灰的粉煤灰水泥土滲透系數(shù)的33%。由于粉煤灰、石灰是工程常見材料，從而得到一種針對(duì)河套地區(qū)粉質(zhì)粘土抗?jié)B性能良好的材料配比：水：水泥：粉煤灰：石灰：粉質(zhì)粘土=12%：10%：15%：3.75%：59.3%。復(fù)合

7、水泥土方案8的配比與加石灰粉煤灰水泥土相比，28d齡期的復(fù)合水泥土的抗?jié)B性能提高了45%。
　　3、對(duì)復(fù)合水泥土不同試驗(yàn)方案進(jìn)行了大量地凍融循環(huán)試驗(yàn)研究，得出不同凍融循環(huán)對(duì)水泥土抗壓強(qiáng)度破壞的機(jī)理：凍融循環(huán)12次以后，水泥土強(qiáng)度損傷達(dá)到30%以上，循環(huán)20次以后，水泥土基本被完全破壞。結(jié)合復(fù)合水泥土凍融破壞的變形特征，得出了復(fù)合水泥土凍融破壞過程強(qiáng)度損失和質(zhì)量損失的變化規(guī)律，對(duì)凍融后水泥土強(qiáng)度的變化規(guī)律進(jìn)行擬合，得出擬合曲線方程。

8、
　　4、結(jié)合SEM試驗(yàn)照片和能譜分析，觀察了粉煤灰水泥土及復(fù)合水泥土的微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了復(fù)合水泥材料的生成物類別和形態(tài)，進(jìn)一步分析了粉煤灰水泥土及復(fù)合水泥土的固化機(jī)理，從本質(zhì)上找出了復(fù)合水泥土抗壓強(qiáng)度性能、抗?jié)B性、耐久性優(yōu)于水泥土的內(nèi)在原因。
　　5、通過對(duì)不同類別不同齡期的水泥土進(jìn)行反復(fù)加卸載試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析水泥土與復(fù)合水泥土的應(yīng)力應(yīng)變不同及變化規(guī)律，推導(dǎo)應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)方程；根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析復(fù)合水泥土的細(xì)