掺偏高岭土的水泥土工程特性

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水泥作为一种最常用的固化剂,目前正被广泛应用于软土地基处理中,特别是海相软土地基,然而海相软土中的高盐分对水泥土的力学特性及耐久性造成了极大的影响。本文提出利用偏高岭土(MK)和水泥作为软土的复合固化剂,开展一系列室内试验。采用试验研究和机理分析相结合的手段,对掺偏高岭土的水泥土在盐分环境、干湿循环和冻融循环下的耐久性特征进行评价。主要研究内容及成果如下:  (1)标准养护环境下力学特性研究:通过无侧限抗压强度试验和pH值测试,研究了养护龄期对对掺偏高岭土的水泥土强度和pH值的影响,分析了偏高岭土外加剂掺量对掺偏高岭土的水泥土无侧限抗压强度及pH值变化规律。结果表明:水泥土的强度随着养护龄期的增加而增加,随着偏高岭土的增加呈现先增大后稳定的趋势,最佳掺入比为3%; pH值随着偏高岭土掺量的增加而减小,主要原因为偏高岭土能够反应消耗更多的Ca(OH)2,产生更多的胶结物;  (2)复杂环境下耐久特性研究:将掺偏高岭土的水泥土试样在盐水浸泡、干湿循环和冻融循环三种环境下养护,进行pH值和无侧限抗压强度试验,并得到如下结论:盐水环境下,掺偏高岭土的水泥土强度随龄期表现为先有微弱的增长后逐渐衰减,并随偏高岭土掺量的增加,强度衰减幅度逐渐减小;干湿循环条件下,10次循环后试样表层才开始脱落,20次循环后的质量损失率不到10%,说明添加偏高岭土可以有效地防止强度的劣化;冻融循环条件下,试样强度前期增大后期减小,质量损失率随循环次数增加而逐渐增大,在10次循环后质量损失率在平均为10%,这也说明偏高岭土的加入能够减小冻融循环引起的强度衰减;  (3)微观机理研究:通过对各养护环境下试样进行扫描电镜(SEM)试验得到,掺偏高岭土的水泥土的水化反应产物均以网状CSH和针状钙矾石AFt为主;随着偏高岭土的掺量和养护龄期的增加,试样的表观结构更加致密;在盐水浸泡环境下,有少量片状F盐生成。通过对各养护环境下试样进行压汞(MIP)试验,研究了养护环境及偏高岭土掺量对孔隙体积及孔径分布密度的影响,结果表明偏高岭土的加入使得总孔隙体积减少,大孔隙逐渐被填充形成更多的较小孔隙,证明了偏高岭土对水泥土中微孔隙的填充作用;  (4)工程应用:现场试验进一步验证了偏高岭土的加入使得水泥土的强度有较大幅度的提高,但是应在室内无侧限抗压强度的基础上进行0.5倍折减。
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