上海论文网提供毕业论文和发表论文,专业服务20年。

不同活性掺加剂固化软基的效果性能分析[工程论文]

  • 论文价格:100
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
  • 点击次数:196
  • 论文字数:51455
  • 论文编号:el2021112820122523953
  • 日期:2021-11-28
  • 来源:上海论文网

公路工程论文哪里有?本文探究探究三种不同的外加剂(氧化镁、硫酸铝和硝酸钙)在固化软土中的作用,揭示了其对固化土强度的影响规律,阐述了不同外加剂固化土的应力应变关系和强度参数的变化规律,为固化软土工程中选用合适的外加剂提供了理论基础。

1  绪论

国内外文献资料综述
1)惰性及无机化学材料浆液研究现状
1802 年法国查理•贝里克尼在港口城市戴佩,首先以粘土和石灰为原料,利用一种木质的冲击装置,用人工的方法向地层挤压浆液,这标志着注浆技术的开始,这种粘土与石灰的混合液体也是第一种的注浆材料。1862 年,英国人阿普丁研制出硅酸盐水泥[18],英国人吉尼普在 1856-1868 年间,用水泥为注浆材料进行一系列的试验,并取得成功,这也是第一次用水泥作为注浆材料。
Pantazopoulos等[19]研究了将0%、23.5%和38%火山灰分别加入水泥颗粒粒径分别为10、20、40μm的的水泥,采用水灰比为3、2、1的配合比进行材料的渗透性、黏度、可注性等性能分析,结果表明,水灰比和水泥粒径是影响浆液性能的主要因素,在W/C=1时,这种浆液在现场应用中具有合理的凝结时间,具有良好的可注性,并且浆液的结石体具有很高的强度。 
Markou等[20]评价了水泥的粒径、注入点的距离和砂的集配对浆液性能的影响,将最大粒径为10、20、100μm的三种不同水泥注入5种不同粒径的均匀砂粒和8种不同级配的复合砂中,测试养护28和90天后的抗压强度和渗透性,结果表明,这种材料的无侧限抗压强度值高达15 MPa,渗透系数为1.3x 10-6cm/s。
Ortega等[21]分析了用5%和10%硅粉取代普通硅酸盐水泥(OPC)的微型灌注桩在长期(600天)硫酸盐侵蚀的影响下的微观结构观察。用耐硫酸盐的波特兰水泥制成的浆液作为对比,采用非破坏性阻抗谱技术、压汞法和温纳电阻率测试法,分析了质量和抗压强度的变化。根据所得结果,与使用耐硫酸盐的波特兰水泥制备的灌浆相比,硅灰含量高达10%且暴露在侵蚀性硫酸盐介质中的微型桩的灌浆在很长一段时间内具有类似甚至更好的性能。

公路工程论文
公路工程论文范文

......................

3  不同外加剂固化软土的三轴试验

3.1  试验方案
第二章试验所得最优配合比中的水泥含量为 8%,考虑到经济性原因,由于 3%水泥掺入量时部分组抗压强度不满足规范要求,5%水泥掺入量时抗压强度满足,因此采用的配合比方案为:水泥含量(5%)和水胶比(1:1)、外加剂含量(氧化镁含量4%、硝酸钙含量 4%、硫酸铝含量 5%)。本章主要对最优配合比的试样进行三轴试验分析,试验一共 3 组,36 个试样。试验采用英国 GDS 仪器设备有限公司生产的 GDS自动三轴试验系统,如图 3.1 所示,主要由传感器、压力室组成和传感器组成。

图 3.1   GDS 三轴仪
图 3.1   GDS 三轴仪 

采用固结不排水来研究试样的应力-应变特性及其抗剪强度特性,试验具体操作步骤如下[46]:
1)饱和试样。将装有试样的饱和器放入真空缸内,抽真空一小时,注水饱和 12小时。
2)固定试样。将试样套入橡皮膜并按照规范操作装入压力室。
3)固结试样。在电脑上建立相关的参数,使仪器进入饱和固结试验模块,来固结试验。
4)B 检测。当固结完成后,进行 B 检测,当 B≥0.95 时,进行下一步。
5)剪切试样。剪切开始后 GDSLAB  软件会自动收集有关应力-应变等数据,设置在 12%的轴向应变时停止试验。试验剪切速率为  0.1mm/min,围压分四级,分别为  100kPa、200kPa、300kPa、400kPa;
6)计算参数。根据试验的相应数据,求出相应的强度指标  c、φ  值。
......................

5  不同外加剂固化软土的微观形貌分析

5.1  试验方案
利用 XRD 表征分析只能得出软土内部的相组成情况,不能观察土体之间胶结物质的的生成情况和土体结构的差异性[71、72],因此选用扫描电子显微镜去观察内部形貌[73]。
试验用场发射扫描电子显微镜为日本电子株式会社生产的 JSM-7610F 型,如图5.1。其基本原理是一束高能的电子束作用在样品表面,由于电子束与试样表面产生交互作用,产生了各种信息:二次电子、背散电子、X 射线、俄歇电子等,这些信号被相应的接收器接收,经过转换从而使我们在显示器上观察到样品表面的特征信息[74]。

图 5.1   测试用扫描电子显微镜
图 5.1   测试用扫描电子显微镜 

为了保证与 XRD 试验所用试样的一致性,电镜试验所用试样与 XRD 试验所用试样取自同一个。试验所用配合比和组数与第四章一致,具体操作步骤如下:
将达到龄期的试样敲开.从内部取出若干小块,放入编好号的铝盒中,随后放入烘干箱,12 小时后取并制成厚度不超过 0.1mm 的小薄片,由于试样的导电性能差,需要用导电胶将试样粘在铜制的试样台上,放入全自动离子溅射仪中喷金,后才能进行试验。试验一次只能放入三个试样台,剩余的需放入干燥皿中。
........................

5.2  掺入氧化镁试验的微观形貌分析
5.2.1  不同氧化镁掺量试样的微观形貌分析
利用扫描电镜对不同氧化镁掺入量和不同养护龄期的土体试样进行了微观形貌分析。氧化镁掺入量分别为 2%、3%、4%的土体试样在 7、14、28 天养护龄期的 SEM图如图 5.2 所示。

图 5.2   不同氧化镁掺入量的土体试样的 SEM 图
图 5.2   不同氧化镁掺入量的土体试样的 SEM 图

由图 5.2(a)(b)(c)可知,当氧化镁掺入量逐渐提高时,土体试样的结构越来越密实。观察低倍放大图像可以发现,当氧化镁掺入量为 2%时,土体试样呈疏松多孔状结构;当氧化镁掺入量为 3%时,土体试样结构中的孔隙明显减少,且局部呈现致密的片状结构;当氧化镁掺入量为 4%时,土体试样逐渐变成片状的连续结构。这是因为氧化镁掺入量提高后,反应产物也相对增多。细小颗粒状的反应产物填充于孔隙中,使土体试样的结构较为致密,因而具有较高的抗压强度。这与前文中表述的土体试样的无侧限抗压强度随着氧化镁含量增高而增加的结论相互印证。
从高倍放大图中可以看出,氧化镁掺量为 2%时土体试样的结构比较疏松,且可以观察到一些絮状的物质,主要为水泥水化产物,其上分布着少量团粒化小颗粒,在宏观上导致其强度较低。氧化镁掺入量增加到 3%时,如图 5.2(d)(e)(f)所示,这种絮状物质基本被片状结构覆盖,一部分是由于氧化镁含量增加,生成物碱式碳酸镁,另一部分是由于更多的团粒化小颗粒附着到絮状结构中,形成大的胶凝物,使结构致密化。氧化镁掺入量继续增大到 4%时,如图 5.2(g)(h)(i)所示,试样的结构越来越致密。因此,氧化镁掺入量为 4%是一临界值,在低于 4%时,土体试样的结构较为松散,内部空隙大;高于 4%时,土体试样的结构较致密,具有较大的抗压强度。
......................

6  结论与展望

6.1  结论
论文以注浆法处理软土地基为研究中心,对三种外加剂下的水泥浆液进行研究,通过大量室内试验,研究了不同外加剂在不同龄期下的软土,在抗压强度、应力应变特性、固化机理以及微观形貌上的变化规律。主要结论如下:
1)掺入氧化镁的试样在 7 天时抗压强度相比纯水泥浆液强度平均提高 51.36%,14 天时抗压强度平均提高 29.49%,28 天时抗压强度平均提高 31.59%,对正交试验数据分析后,得出水泥含量的对抗压强度有显著的影响,水泥含量越大,强度越大,水胶比对抗压强度有一定影响,水胶比越小,强度越大,氧化镁含量对抗压强度有一定的影响,含量越多,强度越大。反应产物中与抗压强度有关的生成物有:水化硅酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙,随着氧化镁的含量提高,这些生成物的衍射峰逐渐增大,说明氧化镁的含量增加,促进了反应物的生成,增加了土体强度。氧化镁的固化机理分为氧化的水化和碳化反应,水化生成氢氧化镁晶体表面疏松多孔,易与二氧化碳进行反应,碳化生成的碱式碳酸镁能较大的提高强度,使得处理后的路基的地基承载力提高,同时,随着氧化镁含量的增加,结构越来越致密,使得路基的沉降减少。
2)加入硝酸钙的试验在 7 天时抗压强度相比纯水泥浆液强度平均提高 11.78%,14 天时抗压强度平均提高 2.78%,28 天时抗压强度平均提高 10.42%,通过对正交试验进行方差分析,可以得出水泥含量的对抗压强度在 7 天和 28 天时有显著的影响,在 14 天时有一定的影响,水泥含量越大,强度越大;水胶比对抗压强度有一定影响,水胶比越小,强度越大;硝酸钙含量对抗压强度影响最小,硝酸钙含量越小,强度越大。三轴试验得出的峰值应力的所对应的应变均大于另两种外加剂最大,破坏后的软化程度也更加明显。反应产物中与抗压强度有关的生成物有:水化硅酸钙、氢氧化钙、硝酸铝钙水合物。随着硝酸钙的含量提高,这些生成物的衍射峰逐渐减小,说明硝酸钙的含量增加,抑制了反应物的生成,减弱了土体强度,硝酸钙的含量越少,固化的结构就越密实,路基沉降越小。硝酸钙的固化机理为:硝酸钙与水泥水化产物氢氧化钙发生反应生成的硝酸铝钙水合物,具有层状结构,同时水化产物也会形成絮状结构,这两种结构相互交织,形成的结构能够使其更加致密,使强度提高,提高了路基承载力。
参考文献(略)

123
限时特价,全文100.00元,获取完整文章,请点击立即购买,付款后系统自动下载

也可输入商品号自助下载

微信支付

查看订单详情

输入商品号下载

1,点击按钮复制下方QQ号!!
2,打开QQ >> 添加好友/群
3,粘贴QQ,完成添加!!