CONSOLID固化剂对黄土工程性质影响的宏微观试验研究

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黄土在我国分布广泛,然而其特殊的工程性质给黄土地区工程建设带来了极大挑战,但传统的改性材料石灰、水泥表现出明显的不足之处。选用的Consolid固化剂由瑞士生产,包括粉剂SD和水剂C444,可以保护土体,同时经检测为环保产品。主要研究成果如下:(1)通过对Consolid、石灰、水泥改性黄土进行无侧限抗压强度试验,得到相同含水率和干密度、不同固化剂掺量及养护时间下的应力应变关系和无侧限抗压强度,并基于BP神经网络建立Consolid改性黄土无侧限抗压强度预测模型。试验表明:Consolid改性黄土的应力应变曲线均为应变软化型,改性黄土强度与养护时间呈现出正相关关系,在较高养护时间下,更高的固化剂掺量可以使改性黄土强度明显提升,养护时间较短时,强度则表现出先增大后减小的趋势;Consolid改性黄土强度总是小于水泥改性黄土,在早期强度上大于石灰改性黄土,在后期强度上高掺量的Consolid改性黄土强度大于石灰改性黄土;强度预测模型能够较好地预测Consolid改性黄土的强度。(2)通过对Consolid、石灰、水泥改性黄土进行崩解试验、水稳系数试验、水滴入渗试验及变水头渗透试验,得到相同含水率和干密度、不同固化剂掺量下的崩解现象、水稳系数、水滴入渗时间及渗透系数。试验表明:Consolid固化剂可以改善黄土的抗崩解性、斥水性、抗渗性,随着固化剂掺量的增加,水稳系数、水滴入渗时间呈现出增长的趋势,而渗透系数则相反;Consolid改性黄土的抗崩解性、水稳系数和抗渗性总是好于石灰改性黄土,差于水泥改性黄土,斥水性方面Consolid改性黄土远远高于水泥、石灰改性黄土。(3)通过对Consolid改性黄土进行扫描电镜试验及纳米压痕试验,得到改性黄土微细观结构及弹性模量的变化。试验表明:Consolid固化剂使得黄土体微细观结构发生了一定变化,随着固化剂掺量的增加,孔隙总面积与平均面积均有大幅下降,大、中、小孔隙面积占比均不断下降,微孔隙面积占比变大;Consolid改性黄土的微细观弹性模量随固化剂掺量和养护时间的变化与无侧限抗压强度变化基本一致。(4)水剂C444可以对颗粒表面的扩散层水膜造成一定的破坏,粉剂SD可以胶结土颗粒、填充颗粒间的孔隙,有极强的斥水性,在两者共同作用下使得颗粒间接触由点接触为主向面接触为主转变,使改性黄土的强度、抗崩解性、斥水性、抗渗性、细观弹性模量产生相应的变化。
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