提高水泥土强度及耐久性的室内试验研究

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珠江三角洲近海滨地区分布着大量的淤泥软土,天然含水率较高、自身强度低、通常夹杂着一定量的细砂或粉细砂团粒、并长期处于易受侵蚀的酸性环境中,在对其进行水泥土搅拌法处理时,水泥土强度受到这些因素的制约。为确定影响该类淤泥水泥土强度的最主要因素,并改善其工作性能,本文的主要研究方向包括两个方面:在水泥土中掺入少量纳米硅粉来研究其对强度和抗腐蚀性能的改善作用,在淤泥混砂水泥土中调整细砂掺入量及总含水率来研究细砂对淤泥水泥土的改性效果。 纳米硅粉极细的颗粒、巨大的比表面积和特殊的晶体结构使其具有非常高的化学反应活性,在参与水泥浆一淤泥软土共同作用体系时,能使水泥土内部微观结构更为致密,土颗粒间胶结能力更为强大,从而大幅度提高水泥土强度。在硫酸钠溶液养护和纯水养护纳米硅粉水泥土试验结果可知,硫酸盐环境能加速纳米硅粉和水泥水化产物的二次水化反应,生成的凝胶性水化物反而能大幅提高水泥土的强度。以少量纳米硅粉作为外掺剂时,养护在硫酸盐溶液中的水泥土比普通水泥土强度大2~3倍,比相同配比纯水养护的水泥土强度可高出约15%~20%。对于改善沿海地区长期受硫酸盐环境腐蚀的淤泥水泥土强度和抗侵蚀性能,纳米硅粉发挥的作用非常显著,值得在实际工程中加以推广应用。 淤泥土中夹杂细砂、粉砂团能使水泥土的强度显著增大,是由于细砂颗粒起到了细骨料的作用,其坚固性对于提高水泥土骨架的刚性非常有利,由淤泥软土的“粘土基质”结构向“粒状骨架”结构转变,有利于水泥土强度的提高。此外,高含水率对强度的削弱作用也不容忽视。本文通过大量试验结果来分析淤泥混砂水泥土的实际水土质量比、实际水灰比、水泥与土颗粒质量比、含砂率等因素对水泥土强度的影响,拟合出一系列水泥土强度预测及估算公式,可为实际工程提供参考,并根据分析结论,对水泥土搅拌法运用于淤泥混砂、低强度的纯淤泥土、高含水率淤泥软土等情形,在水泥土强度的设计计算和实际施工方面提出了相关建议。
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