【摘 要】
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膨胀工作为一种非饱和粘性土,因其吸水膨胀和失水收缩的特性而成为一种具有危害性的地质土体,尤其在干湿气候交替变化的环境中更会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生。化学改良法是一种常见的处理方法,通过掺入添加剂并发生物理化学反应,改善水土间相互作用,达到改善膨胀土工程特性的目的。本课题使用钢渣粉作为新型固化剂,并与水泥组合改良膨胀土,主要研究改良膨胀土在干湿循环条件下的物理、力学特性变化规律,通过多种
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膨胀工作为一种非饱和粘性土,因其吸水膨胀和失水收缩的特性而成为一种具有危害性的地质土体,尤其在干湿气候交替变化的环境中更会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生。化学改良法是一种常见的处理方法,通过掺入添加剂并发生物理化学反应,改善水土间相互作用,达到改善膨胀土工程特性的目的。本课题使用钢渣粉作为新型固化剂,并与水泥组合改良膨胀土,主要研究改良膨胀土在干湿循环条件下的物理、力学特性变化规律,通过多种试验指标验证改良效果,为开拓钢渣粉在工程中的利用途径提供依据。通过室内试验,研究了未改良土(Es)、水泥土(Es-C)、钢渣粉-水泥土(Es-SSP-C)和NaOH-钢渣粉-水泥土(Es-SSP-C-N)四中土体在不同养护龄期以及不同干湿循环次数时的无荷膨胀率、体积质量变化率、无侧限抗压强度(UCS)、抗剪强度和抗剪强度指标等物理力学性能的变化规律。结果表明,在力学特性上,三种改良土体的强度都在随龄期增大而增大,并且在干湿循环作用下四种土体都有不同程度的强度损失,但在强度值上总是呈现出Es-SSP-C-N>Es-C>Es-SSP-C>Es的规律,意味着在改良效果上Es-SSP-C-N更优于另外两种方案;在变形特性上,改良土很好地控制了水土间相互作用,在干湿循环中的胀缩变形比未改良土有90%以上的减小量,并且在随干湿循环次数增加中,未改良土试样的变形呈渐进式增大,而改良土试样可在前1 1次循环中保持较为稳定的状态,12次循环后变形量有所增大。利用电镜扫描(SEM)和能谱分析仪(EDS)对四种土体在龄期和干湿循环次数变化时的微观形貌和物相变化进行了分析,对土体改良以及干湿循环作用机理进行解释。结果表明,在胶凝材料的存在下,改良土中的空隙减小,颗粒排列更加密实,黏土颗粒与未水化物通过C-S-H和C-A-H等水化产物紧密胶结在一起,并且随龄期增大,水化产物逐渐增多,整体性逐步提升。干湿循环中,未改良土试样的裂隙不断增大,颗粒排列逐渐疏松,使其强度等特性受到影响;改良土在干湿循环侵蚀和水化反应固化的双重作用下,早期随循环次数增大,胶结物质增加,另外有钙矾石(AFt)等物质构成框架,整体性呈上升趋势,后期随循环次数增大,裂隙周边的Ca(OH)2等水化产物溶解后又重结晶,致使团聚体间连接力减弱,从而导致试样强度下降。
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