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污染环境对水泥土强度的影响研究

王晓荣  
【摘要】: 水泥土是把水泥、土(和骨料)加水拌和后,压实到高密度的一种拌合物,它被广泛应用于地基处理、基坑围护等工程,然而在我国广大地区地下水受农业、工业、生活污水以及海水等环境因素的影响,常含有一些具有侵蚀性的离子,如SO_4~(2-)、Cl~-、Mg~(2+)等。研究水泥土的力学性质,尤其是水泥土在污染环境下的力学性能具有重要的理论意义和工程实际意义。 首先通过室内试验的方法,配置了各种化学溶液来模拟各种侵蚀环境,将水泥土试块在溶液中进行特定时间的侵蚀,利用高精度数码相机得到了各种环境侵蚀下水泥土破坏特征的表观图像,并利用电子控制式万用实验机系统,对水泥土试块在不同侵蚀环境和不同侵蚀时间等条件下进行了无侧限抗压强度试验,对水泥土的力学破坏过程进行了实时观测和记录,得到了水泥土的荷载—位移曲线、极限抗压强度等数据以及相对应的水泥土荷载破裂过程的数码图像。 其次分析了各种环境侵蚀条件下水泥土的破裂特征,12%水泥掺量的水泥土单轴压缩的破坏类型主要以脆性断裂为主,其在各种环境下的破坏特征和方式基本是相同的。通过对各种侵蚀环境的试验结果进行对比分析,对环境侵蚀下水泥土的破裂机理进行了初步的分析,试验结果表明,不同浓度、不同化学溶液等侵蚀环境对水泥土的力学特性影响是明显的,对于同一材料和配比的水泥土,影响的效果与环境侵蚀溶液的化学成分和浓度关系紧密。水泥土的环境侵蚀主要是其各种矿物成分与侵蚀环境中的化学溶液发生了一系列物理—化学作用,导致水泥土微细观结构发生了变化,随之力学性能发生变化。环境侵蚀下酸性溶液对水泥土力学性能的劣化不容忽略;硫酸盐,若其适量且晶体均匀地分布在整个水泥土中,有利于水泥土的强度提高,但若硫酸盐类含量过大或者虽适量但水泥与土搅拌不均匀而在一部位聚集时,将会降低水泥土的强度;镁盐会使水泥土的强度降低;地下水中若氯化物较多时,也会使水泥土的强度降低。所以在工程中要考虑到这些侵蚀环境对水泥土的影响,采取相应措施,保证工程结构的安全性。 最后应用试验结果,对环境侵蚀条件下水泥土桩竖向承载力的设计公式进行了环境效应修正,提出了环境效应因子的概念,并对其取值进行了定性分析,为复杂环境下水泥土桩的设计和应用提供了依据,进一步提出了一些污染环境下水泥土的抗侵蚀措施。


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