击实水泥土的工程特性及其微观结构研究

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水泥土是工程中常用的新型建筑材料之一,其造价低,环境污染少,设计灵活,施工速度快,被广泛应用于地基处理、边坡加固、基坑围护、注浆堵水等工程。近年来,水泥土的工程应用及研究有了长足的进展,但至今没有统一的操作规程。因此,对水泥土的研究有重大的理论和工程实践意义。本文主要研究水泥土混合料的时间效应,即水泥与土混合后至开始击实的时间间隔(简称静置时间t)对水泥土的强度和变形性能的影响,并通过扫描电镜测试技术对水泥土微观结构的变化进行研究。本文重点研究了以下内容:(1)对不同静置时间的水泥土强度试验结果表明,随着水泥掺入比和被加固土的粘粒含量的差异,水泥土混合料的使用时间限制有所不同。若以强度损失率为标准,粘粒含量为10%且水泥掺入比介于6.2%~12.5%时,水泥土混合料应在1h内用完,当水泥掺入比较小(<8.3%)时,混合料的使用时限可以延长1h。当水泥掺入比为8.3%且粘粒含量介于5%~15%时,随着粘粒含量的增大,水泥土的强度损失率有增大的趋势;粘粒含量较小(5%)的水泥土混合料的使用时限不应超过4h;粘粒含量较大(15%)的混合料最好在0.5h内用完,且使用时限不应超过1h。(2)将龄期为7d、14d水泥土的强度与28d的强度进行拟合,发现它们呈线性关系,且随着静置时间的增加,线性相关系数逐渐变小。(3)分析了水泥土的强度影响因素,从而得到了水泥土的强度与水泥掺入比、养护龄期、粘粒含量和静置时间之间的变化规律。(4)分析了水泥土的受压破坏过程以及水泥土的应力—应变关系,并对水泥土的应力—应变曲线进行拟合,效果令人满意,得到了统一的应力—应变关系式。(5)计算分析了水泥土的破坏应变;计算了相同水泥掺入比水泥土的初始切线模量和平均变形模量,将它们与抗压强度的关系进行拟合,将同龄期水泥土的极限变形模量与抗压强度进行拟合,结果表明,一定静置时间的水泥土的变形模量与t=0h的水泥土的变形模量相差不大。(6)结合不同样品的SEM图片,描述了不同样品的微结构特征,试验结果表明,静置时间较长的水泥土由于微结构的不太致密、颗粒间存在较多的微裂缝,故其强度性能稍差。(7)分析了水泥的水化和水解、离子交换和硬凝反应对水泥土强度的影响,水泥土的固化主要表现为:水泥水化物的胶结作用、粘土颗粒中的离子交换效应和“二次反应”。不同的静置时间下击实水泥土混合料会对水泥土的固化产生不同的影响。
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