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随着“西部大开发”战略的不断推进,荒漠风积沙地区公路修筑里程日益增长,且修建等级不断提高。在我国青海省内,为了缓解城市交通拥堵,同时也为了提高青海省与其他省份间的交通运输能力,修建了大量的荒漠地区公路。青海风积沙面积广泛,粉粘粒含量较少,颗粒较细,具有表面活性较低,几乎无粘聚力、抗剪强度低、透水性好、含水量少、保水性差、毛细不发达等特点,在外力作用下极易松散和位移。要将风积沙作为筑路材料,就地取材,降低筑路成本,首先要解决的风积沙作为路基填料的整体强度、耐久性和水稳性三大问题。因此,本文以青海风积沙为研究对象,将其作为道路底基层的填筑材料,从改善风积沙的路用性能出发,系统探究了风积沙在水泥、MK和PAM的复合作用下强度、干湿循环能力、冻融循环能力、抗冲刷能力和其微观作用机理,主要研究内容如下:(1)以水泥和PAM的掺量为变量(固定水泥掺量分别为2%、4%、6%,PAM掺量为0、0.01%、0.05%、0.1%、0.3%、0.5%和0.8%共21组配比),测定标准养护条件下不同龄期时(7D、14D、28D)的无侧限抗压强度,讨论不同掺量水泥、不同龄期、不同PAM三种条件下强度的变化关系。试验结果表明:水泥掺量越多,强度越高。4%水泥下强度均值为2%水泥下强度的2.29倍,6%水泥下强度为2%水泥下强度的4.83倍。在水泥掺量相同的条件下,PAM掺量对强度存在最优掺量为0.1%-0.3%,强度增长率最高达到127%,C6P0.3组28d强度达到1.42MPa,基本满足风积沙作为底基层的工程强度要求;(2)探讨固化剂掺量对风积沙干湿循环、冻融循环和雨水冲刷下的强度变化规律及其影响因素,与无侧限抗压强度相结合,综合多个评价指标确定PAM的最优掺量。实验结果表明:通过无侧限抗压强度、干湿、冻融循环和抗冲刷试验均发现,PAM的掺量存在最优掺量,使得改性风积沙的抗水稳耐久能力增强,最优掺量均为0.1%0.3%。干湿循环试验发现PAM的加入使得风积沙吸水率减少,脱水率增加,在PAM掺量为0.1%时,吸水率和脱水率均最低,即PAM可以提高风积沙的保水性能;未掺入PAM的C2P0组在经历10次干湿循环后强度仅为0.1MPa,加入PAM后强度增加为0.23MPa;干湿循环次数大于6次后,强度急剧下降,10次干湿循环后,平均强度约为初始值的67%。冻融循环下未掺PAM的组别强度降低迅速,在10次循环后,强度降为初始值的15%左右,掺PAM的组别在10次冻融循环后,强度降为初始值的48%,即掺入PAM可有效抵抗冻融循环,且冻融循环的损坏能力大于干湿循环的损坏能力;抗冲刷实验明确了固化剂掺量与冲沙量的关系,且在被雨水冲刷的颗粒中,随着水泥掺量的增加,1-2mm颗粒占比减少,0.075-1mm颗粒增加;水流量与强度也存在一定的关系,水流量越大,强度越低,这是因为水流量越大,在同等冲刷时间下,大颗粒逐渐带走小颗粒,使得风积沙整体结构发生破坏,强度迅速降低;(3)利用扫描电镜和能谱分析(EDS-SEM)两种手段相结合的方法,探究PAM和水泥改性风积沙的微观作用机理:PAM和水泥复合改性风积沙的本质是PAM可与水泥水化产物中的Ca2+等二价阳离子反应形成阳离子桥,与水泥水化产物等共同形成较密实的空间骨架网状体系结构,增加颗粒间的黏聚力,提高强度;PAM与水泥复合改性风积沙时,PAM存在最优掺量。这是因为PAM掺量过高时,一方面遏制水泥的水化反应,另一方面水泥水化后的产物被裹在PAM形成的膜下,水泥和风积沙的反应受阻,无法形成致密的空间网状结构,导致黏聚力降低,强度降低;(4)通过颗粒流软件PFC2D认知改性风积沙前后参数变化以及冲刷过程中风积沙路基破坏的动态路径,明确改性风积沙宏观参数与细观参数间的变化关系。