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浮石粉水泥复合土的固化机理及其力学性能试验研究

温永钦  
【摘要】:水泥土及水泥土桩体被广泛应用于工程实践中,尤其是在软土地基处理、基坑维护、边坡加固、注浆堵水等工程中起到了非常重要的作用,由于水泥土的广泛应用,水泥土外加剂也广泛应用于水泥土中,以适应工程实际中早强、增强、增加抗渗能力等的需要,达到改善水泥土工程特性的目的,然而由于受到土质的地域性差异,掺有外加剂的水泥土工程特性也有很大差别,在工程实践中往往会出现成桩困难、强度不够等问题,使得处理成本大大增加。为此,本文针对内蒙古西部地区特定土质并充分利用当地富集的自然资源,开发研制一种新型建筑材料---天然浮石粉水泥复合土,同时通过室内试验研究了浮石粉水泥复合土的力学特性,分析了其力学性能的演化规律并在此基础上建立了相应的本构模型,这对于水泥土在内蒙古地区的广泛应用有着重要的理论意义和工程实际意义。 本文首先对水泥土进行了不同水泥掺量、土料不同原始含水量、不同养护龄期的无侧限抗压强度试验,通过对试验结果分析,找出影响普通水泥土强度的主要因素,试验结果表明:随着水泥掺量的增加水泥土强度呈线性增大。随着土料原始含水量的增加水泥土强度先增大后减小,呈现抛物线型变化。随着养护龄期的增加,水泥土强度增大,两者呈较好的线性关系。通过不同浮石粉掺量、不同水泥掺量、土料不同原始含水量、不同养护龄期下的无侧限抗压强度试验和普通三轴试验,测出不同掺量下的强度值和相应的强度指标。结果表明:水泥掺量16%,浮石粉掺量8%时,在各个养护龄期下试样强度都是最大,并在此基础上确定了本文新型建筑材料的最佳配比。 其次,以试验实测的大量试验数据为基础,建立了综合考虑多种因素作用下的适合内蒙古地区土质的普通水泥土和浮石粉水泥复合土的强度预测模型,分别分析了普通水泥土和浮石粉水泥土在单轴状态和三轴状态下的变形特性,并推导了普通水泥土和浮石粉水泥土的应力---应变本构方程。 最后,本文结合浮石粉水泥复合土的无侧限抗压试验,采用SEM(扫描电镜)测试手段,利用土的微观结构分析方法对浮石粉水泥复合土的微结构特征进行了分析,在此基础上对浮石粉水泥复合土的固化机理和损伤特性进行了研究,初步得出了浮石粉水泥复合土的损伤演化规律,从本质上研究了浮石粉水泥复合土的强度形成及损伤演化机理。


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