天然浮石粉水泥土力学性质的试验研究

利用内蒙古丰富的天然浮石矿产资源,将天然浮石粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究,可有效地改善水泥土的力学性质,明显增强水泥土的耐久性。通过室内试验, 以水泥掺量15%为基准,分别掺入2%、4%、6%、8%、10%等不同掺量的天然浮石粉,养护龄期分别为7 d、28 d、60 d、90 d。试验结果表明：天然浮石粉水泥土无侧限抗压强度随着天然浮石粉掺量的增加而增大。当掺量达到8%时,强度达到了峰值,之后随浮石粉掺量的增加,强度不再增长;天然浮石粉水泥土强度随着龄期的增长而增大,90 d强度是28 d强度的1.52~1.6倍,后期强度增长很大;在不利的冻融循环条件下,天然浮石粉水泥土强度增长规律与冻前基本相同,水泥土强度虽然劣化,但比不掺浮石粉的情况均有很大程度的改善;浮石粉水泥土的渗透系数（对数）随着养护龄期的增长而减小,抗渗能力逐渐增强,特别是在最初的28 d以内,其渗透系数降低较快。     

水泥混合上海黏土pH值和电导率与强度特性研究

针对目前钻芯取样、标准贯入试验、荷载试验等水泥搅拌桩的检测方法试验要求高、试验时间长、测试费用高等诸多缺点,提出联合测定水泥土初期pH值与电导率的方式来判断其后期无侧限抗压强度与混合土性状的方法。以上海地区第④层黏性土为研究对象、以水泥掺量为变量,对加固土体的化学性质与其强度增长特性做了试验研究;探讨了pH值和电导率与水泥掺量、养护时间、后期强度之间的关系。试验结果表明,当水泥土初期的pH值和电导率大于分别为11.5和0.09 s/m的临界值时开始产生强度。在此之后强度随着pH值的增长而缓慢增加,但当pH达到11.8时,强度开始随着pH值的增长而迅速增加。电导率与强度变化关系的这些特征可以避免用水泥土初期pH值单一化学指标来判定其后期无侧限抗压强度带来的误差与风险。为判定上海地区黏性土水泥搅拌桩的强度提供试验依据。     

污水浸泡对水泥土强度和电阻率特性影响的试验研究

为了揭示污水对水泥土的影响规律,并尝试采用电阻率法作为描述强度和污染特征的手段,把粉质黏土和两种水泥（普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥）制作的水泥土试块分别浸泡在3种液体（自来水、生活污水、造纸厂污水）中模拟环境侵蚀。首先对比分析了污水对土体液塑限的影响,其次研究了龄期、水泥类型、污水类型等对水泥土抗压强度和电阻率的影响,考察了电阻率和抗压强度的关系。结果表明：污染后土样的液限、塑限均增大,塑性指数减小;水泥土抗压强度和电阻率均随龄期增加而增长;污水均降低了水泥土的抗压强度和电阻率,但是矿渣硅酸盐水泥土的抗压强度和电阻率均高于普通硅酸盐水泥土,说明在污水环境中,矿渣水泥对水泥土有一定的抗劣化能力;在不同的龄期、水泥类型、污水类型下,水泥土电阻率均与抗压强度呈现出一致的变化规律,二者线性相关。     

水泥固化锌污染土电阻率与强度特性研究

以标准砂及普通硅酸盐水泥为试验材料,制作水泥固化锌污染土样,进行了一系列电阻率和无侧限抗压强度试验。研究了交流电频率对水泥固化锌污染土电阻率的影响、不同含量锌离子对水泥缓凝作用的影响、锌离子含量和龄期分别对水泥土电阻率和强度的影响、电阻率与无侧限抗压强度的关系。结果表明：电阻率随电流频率的增加而明显降低,尤其当频率低于50 kHz时为甚;不同含量的锌离子对水泥土的缓凝作用影响明显,随着锌离子含量的增大,水泥土强度的充分发挥所需时间逐渐增长,但在锌离子含量为500 mg/kg时,缓凝作用表现异常;电阻率和强度均随龄期的增加而增长,随锌离子的含量的增加上下波动,电阻率在锌离子含量为50 mg/kg和500 mg/kg时出现极值,强度在锌离子含量为100 mg/kg和500 mg/kg时出现极值;在各个龄期下,电阻率与强度均呈现出很好的线性关系。     

基于工程地质条件约束的水泥土搅拌桩强度设计

无置换情况下高饱和度软土容纳水泥浆的掺入量是有限的,以孔隙比、饱和度、气相体积为约束条件,可计算出桩体的最大水泥掺入比。在置换地基土才能使水泥掺入量满足设计要求的情况下,上返水泥土的存在改变了水泥掺入量的分配,桩体实际水泥掺入比随水泥土上返量大小及固相中水泥所占比例而改变。本文依据地基土性状,结合比重、密度、含水量等测试参数,以水泥上返量为线索推导出了桩体实际水泥掺入比公式。并通过工程实例对比分析了水泥土强度设计中考虑地质条件约束的实际意义。     

上海黏性土与水泥混合后强度增长特性试验研究

对于使用水泥与上海黏性土进行混合加固的土体,其强度增长特性与水泥含量、加固土的初期pH值、养护时间有关。以上海4类黏土为研究对象,对加固土的强度增长特性进行了试验研究;探讨了加固土的养护时间、水泥含量、初期pH等与加固土强度的关系。试验结果表明,当上海黏土中水泥含量或者加固土的初期pH值大于某一临界值时,水泥加固土的强度将迅速增加,对于上海黏土,该临界pH值为11.7,对应的水泥含量为17%～20%。但当水泥含量达到一定值后,它对土体的pH值的影响开始变小,而且水泥土的强度趋于稳定的时间变长。     

单轴压缩下红色砒砂岩水泥土的能量演化机制研究

砒砂岩水泥土受荷变形的过程中伴随着能量的积聚和耗散,在能量的驱动下致使水泥土变形破坏。为了探寻单轴加载过程中砒砂岩水泥土的能量演化规律,根据不同养护龄期和不同水泥掺量下砒砂岩水泥土在变形破坏过程中总能量、峰值点总能量、峰值点弹性应变能、峰值点耗散能的演化规律,从能量的角度分析了龄期和水泥掺量对砒砂岩水泥土的影响。研究表明:能量耗散与砒砂岩水泥土的强度衰减密切相关,试样受荷过程中的损伤情况可以用耗散能的多少来反映,砒砂岩水泥土单轴受压破坏的整个过程中,破坏总能量和耗散能均呈“S”状增长,弹性应变能呈先增加后减小的“凸”状趋势发展;随水泥掺量的增加有效能比也随之增加,不同龄期下各水泥掺量的砒砂岩水泥土都是以吸收弹性能为主,而峰值点应变能可以代表水泥土试样的储能极限,因此有效能比、峰值点应变能能够很好地反映砒砂岩水泥土抵抗破坏的能力。通过利用能量分析原理对砒砂岩水泥土的变形过程进行研究,可以打破以往仅仅利用传统的应力-应变强度来描述其破坏特征的思路,为该类材料的受荷变形分析提供了新的方法和思路。     

土体腐殖酸组分对水泥土强度影响效果试验

摘 要:工程实践发现水泥固化软土受土体腐殖酸成分的影响。当前,土体腐殖酸组分对水泥土固化影响已成为岩土工程研究的重要课题之一。通过在实际工程采样对水泥加固土腐殖酸组分进行定性、定量对比试验分析,以研究不同水泥掺量、不同地域水泥固化土腐殖酸组分的影响效果。试验结果表明:由红外光谱（IR）试验表现在水泥环境中胡敏酸组分的羧基量增多,水泥土阳离子交换量（CEC）随水泥掺量增加而增大;在5%、10%、20%水泥掺入比之水泥土中,由神经网络预测模型预测结果证实,富里酸组分对水泥土无侧限抗压强度影响效果较强。水泥土腐殖酸组分可与水泥产物Ca2+、AI3+反应,在水泥土环境生成钙、铝键等复合体,它们可能影响水泥水解水化反应,削减水泥所能达到的固化效果。 关键词:腐殖酸组分;红外光谱（IR）;电子扫描显微镜（SEM）;阳离子交换量（CEC）;水泥土。     

环境侵蚀下水泥土力学特性的时间效应分析

采用模拟试验的方法探讨了在各种环境因素(水、不同化学溶液、不同浓度以及不同pH值等)影响下的水泥土在各个龄期的力学特性,对其相应荷载位移曲线进行了分析和讨论。得到了水泥土在各种侵蚀环境下的力学特性与时间的关系,并对环境侵蚀条件下水泥土的强度增长规律进行了分析。结果显示各种环境因素对水泥土力学性质均有明显的影响。从时间效应看,随着水泥土中水泥的水化和水泥固化体的形成,侵蚀效应在逐渐减弱。     

污水环境对水泥土渗透性能影响的试验研究

现多数水泥土防渗工程都间接或直接的与地下腐蚀性介质环境接触,会导致水泥土防渗性能的降低甚至失效。因此,通过室内模拟试验,设计了不同的水泥掺入比,进行了在污水和清水环境下水泥土的渗透性能试验,研究了在不同龄期下水泥土的渗透系数变化规律,并同时分析了渗透后水泥土中离子浓度的变化规律。试验结果表明,在清水环境下,随着龄期的增长,水泥土的渗透系数逐步减小,60 d后随着龄期的增加,水泥土渗透系数减小的程度越来越缓慢;在污水养护条件下,龄期在60 d之前,水泥土渗透系数逐步减小,龄期在60 d之后,由于水泥土被侵蚀,致使水泥土随着龄期的增加,水泥土的渗透系数逐步增大;无论是清水还是污水环境,随着水泥掺量的增大,其渗透系数均逐步降低;在污水环境中,随着龄期的增加,其水泥土中的Ca2+,Mg2+,Cl?, 浓度均逐步增大,而清水环境中Mg2+,Cl?, 浓度均逐步减小。其研究成果可为水泥土防渗工程的抗渗性和耐久性设计和应用提供技术参数,具有重要的工程意义。     

水泥加固土的配比试验研究

通过对某拟建工程水泥加固土的室内配比试验，探求水泥土强度随水泥掺入比和龄期变化的增长规律，讨论不同水泥品种和水灰比及外掺剂地水泥土强度的影响程度，最后给出一种较为合理的配比方案和强度试验指标，为工程的设计和应用提供了可靠的工程依据，并对类似工程的加固具有一定的参考价值。     

电阻率测试技术在水泥土深层搅拌法工程中的应用研究

通过水泥土电阻率试验研究分析,可知水泥土电阻率与无侧限抗压强度、水泥掺入比、龄期成正相关,即随着无侧限抗压强度、水泥掺入比、龄期的增大而增大;水泥土电阻率与含水量负相关,即随着含水量增大而降低;影响水泥土电阻率的主要因素依次为含盐量、水泥掺入比、天然含水量、粉煤灰含量、石灰含量。进行了水泥土电阻率和喷粉搅拌桩桩身抗压强度、芯样力学性状和标贯击数的对比研究以及野外电测井、电测深剖面勘探,探索了电阻率测试技术在水泥土深层搅拌法工程中的应用。     

青岛滨海海积淤泥水泥土力学性能及变形特性试验研究

为研究青岛滨海及环胶州湾地区海积淤泥形成的水泥土的力学性能及变形特性,开展了一系列配合比试验。试验结果表明,试样尺寸对水泥土抗压强度影响较小。水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增加而增大,近似呈双曲线关系,利用水泥土中总的灰水比和任意时间的水泥土无侧限抗压强度可预测水泥土的长期强度。水泥土的无侧限抗压强度随着水泥掺入比的增加而增大,呈线性相关,可通过经验公式进行预测。在使用高抗硫酸盐水泥时,当其掺入比超过15%时才能起到明显的抗侵蚀作用。此外应该适当提高水灰比以获得更高的水泥土强度。     

水泥土结构特性的定量化研究

采用电阻率测试技术,通过测试水泥土在强度增长以及压缩过程中的竖向、水平向电阻,探求水泥土在强度增长过程和压缩过程中电阻率特性参数--平均结构因子F、平均形状因子f以及各向异性系数A变化的基本规律,分析了F, f, A与水泥土物理力学特性之间的关系,证实了这3个参数能对土的结构性进行定量分析。     

砂土混合材料导热性能的试验研究

基于平板探针原理,研究了砂和膨润土及其与水泥混合材料的导热性能,对其中各种物质组成情况、时间以及不同温度对导热性能的影响进行了详细分析,得到了导热系数随各种影响因素而变化的曲线。试验结果表明：膨润土单独与水的混合材料导热性能比较差,应与水泥、砂混合。混合材料的导热系数随水灰比（w/c）的减小而增加;加入大颗粒的骨料对于提高导热系数是有效的,即在混合材料中增加含砂量可以使导热系数往往呈增长趋势。     

外加剂与水泥掺量对有机质水泥红黏土强度的影响

在有不同外加剂的水泥加固条件下,通过三轴试验、压缩试验、无侧限抗压强度试验,探讨水泥掺量与水泥土黏聚力、内摩擦角、压缩系数及无侧限抗压强度之间的相关关系,并对试验结果进行回归分析。试验结果表明,无论在有无外加剂的条件下,水泥土黏聚力、内摩擦角、无侧限抗压强度都随水泥掺量的增加而逐渐增加,增加的幅度却逐渐变小,它们的变化趋势总体上是一致的,并且外加剂类型对它们的作用效果都表现为:高效减水剂复合早强剂早强减水剂无外加剂。但其压缩系数却随着水泥掺量的增加而近似于直线不断减小,在相同水泥掺量时,无外加剂的水泥土的压缩系数最高,早强减水剂的水泥土的压缩系数又分别大于复合早强剂、高效减水剂水泥土的压缩系数。高效减水剂对提高水泥土力学强度的效果最明显。     

水泥固化稳定珊瑚礁岩、砂吹填材料路用性能研究

为实现岛礁公路建设资源集约化,提出采用水泥固化稳定珊瑚礁岩、砂作为路面基层材料。通过无侧限抗压强度、劈裂强度、回弹模量、水稳性、干缩和温缩试验,探究水泥固化稳定珊瑚礁岩、砂吹填材料强度、刚度、水稳性和收缩性等路用性能,为后续岛礁工程建设提供理论依据和数据支持。结果表明:在标养条件下,相同龄期的试样抗压强度和劈裂强度随水泥用量增加而提高,水泥用量相同的试样随龄期增长而提高;抗压强度增长基本符合线性规律。回弹模量随水泥用量增加而提高,但增幅逐渐减小。相同龄期下,试件饱和抗压强度相对于低于标准抗压强度;水泥用量和龄期越大,强度损失率越小,抗软化能力越强,如水泥用量6%试样28 d强度损失率与软化系数是水泥用量3%的93%和101%。试样失水率与干缩应变随龄期与水泥用量增加而增长,如水泥用量6%试样180 d失水率和干缩应变是水泥用量3%的1.35倍和1.27倍。温缩试验表明:温缩应变和温缩系数随水泥用量增加而增大,而随温度降低先增大后减小,处于30~45℃温度区间是岛礁公路建设最不利的状态,应尽量避免高温施工。     

新型GS固化土与水泥土的力学特性对比研究

GS(Gypsum-Slag)土体硬化剂是一种由水泥、钢渣、矿渣和脱硫石膏及其他外加剂组成的新型土体固化材料。将GS土体硬化剂和水泥两种固化剂固化土作为研究对象,通过室内无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验,研究固化土的应力-应变曲线以及土质、固化剂掺量、龄期对固化土力学性能的影响,观察其微观结构,进而对比分析GS土体硬化剂和水泥的特性,并进行现场试验加以验证。研究结果表明:相比水泥土,GS固化土应力-应变曲线存在明显峰值;GS固化土和水泥土的强度均随着掺量和龄期正增长,且GS固化土的长期强度更高;GS固化土和水泥土变形模量分别是其抗压强度的31.11~77.24倍和23.24~71.62倍;GS固化土现场成桩的完整性优于水泥土。相比水泥土,GS固化土具有强度增长快、后期强度高、经济效益好的特点,可较好满足地下工程和路基工程等土体加固应用需求。     

水泥复合偏高岭土稳定粉砂土力学特性试验研究

使用低成本高硅铝矿物掺合料可在提升水泥土工程性能的同时降低水泥用量。通过开展系列抗压强度试验研究了水泥偏高岭土掺比、水/水泥偏高岭土比、凝胶总掺量和养护龄期对水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度的影响规律,归纳了水泥复合偏高岭土稳定粉砂土的强度经验公式。结果表明：将水泥和偏高岭土按质量比5:1混合用于粉砂土稳定时可获得最佳强度提升,节约1/6水泥消耗,且该掺比关系不因凝胶总掺量变化而改变;水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度随水/水泥偏高岭土比增加近似线性降低,随凝胶总掺量增加线性提升,随龄期发展而提高,其28天强度增加趋势仍未趋缓;总结归纳了四个关于强度影响因素的经验预测公式。该研究成果可为水泥偏高岭土用于复合稳定工程软弱土提供理论参考。     

用固化剂GX08加固杭州海湖相软土的强度特性研究

为了验证固化剂GX08加固杭州海湖相软土的效果及考察有机质对水泥固化的不利影响,对固化土的强度特性进行了试验研究。结果表明,有机质的添加会显著阻碍固化土强度的增长,而固化剂GX08能有效增强固化土的强度;固化土强度与有机质含量存在二次函数关系,与水泥掺量呈线性关系,与固化剂GX08掺量和龄期都以对数函数的形式相关;将总灰水比C/W用于固化土强度模型的建立,通过对试验数据的分析与整理,建立了同时考虑固化土中有机质含量、水泥掺量、固化剂掺量和龄期影响的固化土综合强度预测模型。最后对模型进行了推广使用,验证了模型的适用性。