水泥-硅微粉改良公路路基盐渍土试验研究

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盐渍土是指土中易溶盐含量在0.3%~20%之间的土,包括盐土、碱土以及各种盐化、碱化的土壤。盐渍土中的易溶盐在土中主要有两种存在状态,即液相物质中的盐溶液和固相物质中的结晶盐颗粒,当外界环境发生变化,如冬季降温和夏季降雨时,液相和固相的盐会相互转化,即发生盐溶液结晶或盐颗粒溶解等现象,如果以盐渍土作为公路路基,这些现象使路基土发生盐胀和溶陷等一系列危害。路基土中的易溶盐在固态和液态之间转化时,会增大土体孔隙率,使土体结构松散并在上覆荷载时更快破坏,进而影响公路耐久性。本文以吉林省双洮公路沿线盐渍土为研究对象,利用水泥、硅微粉无机材料展开盐渍土改良试验研究,首先对当地盐渍土进行一系列物理化学试验,确定其各项基本理化参数,然后对水泥和硅微粉固化土机理进行分析,确定改良材料及配比。对改良后的盐渍土进行击实试验、无侧限抗压试验、直剪试验、溶陷试验、冻融循环试验,从强度、变形和耐久性三个方面研究改良材料对盐渍土各项性能的影响规律及改良原理,最后通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射试验进行微观特征分析,研究了改良后盐渍土的土颗粒形态和内部孔隙的大小及分布。试验结果表明,改良后的盐渍土的可达目标压实度含水率范围提高36.1%~123.4%,水泥对盐渍土强度提升幅度较大,抗压强度、抗剪强度与抗溶陷性和水泥掺量呈线性关系,试样破坏形式呈现脆性破坏,冻融循环耐久性差,强度损失约80%。硅微粉对盐渍土的强度提升幅度弱于水泥,试样破坏形式呈现塑性破坏,冻融循环耐久性较好,强度损失约10%。复合材料对盐渍土的强度提升幅度最高,应力达到峰值之后呈现线性下降趋势,且随硅微粉掺量增加而逐渐平缓,冻融循环强度损失约50%。微观特征试验发现,水泥改良土内部由簇状结构交叉联结形成骨架体系提升强度,硅微粉改良土内部颗粒之间形成团聚体,整体结构密实,未见明显孔隙,复合材料改良土骨架之间由硅微粉生成大量凝胶体,团聚体由结合体转变为较大柱状整体,孔隙率较低。
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