路基和基层加固注浆材料的研究和应用

选用快硬硫铝酸盐水泥作为注浆材料基体,开展了缓凝剂品种、掺量和矿物外加剂掺量对注浆材料性能影响的研究,确定了路基加固用注浆材料和基层加固用注浆材料的最优配比：缓凝剂宜选用NMS,掺量为2‰;路基加固用注浆材料中1号矿物外加剂掺量为5％;基层加固用注浆材料中1号矿物外加剂掺量为20％。所制备的路基加同用和基层加固用注浆材料能较好地解决传统注浆材料凝结时间不易控制、强度稳定性差等问题,且实际工程应用效果良好。     

微硅粉/粉煤灰复合改性水泥胶凝材料制备及性能研究

为了制备高流动性和高强度的水泥胶凝材料,该文以微硅粉和粉煤灰为外掺料,通过试验研究两种材料单掺和复掺对水泥浆体性能的影响,确定两种材料的合理掺量。试验结果显示:微硅粉会使浆体的流动性降低,合理的微硅粉掺量能明显提高浆体的前后期强度;粉煤灰能明显改善浆体的流动性,且掺量越多改善效果越显著;随粉煤灰掺量的增多,浆体前期强度逐渐降低,而后期强度先增大后减小,当粉煤灰掺量为12%时,后期强度最大;相比于单掺,两种材料复掺虽然降低了浆体的早期强度,但能明显提高浆体的流动性和后期强度,综合来看,复掺时当微硅粉和粉煤灰掺量分别为10%和12%时,浆体具有较好的后期性能。     

铁渣粉掺配水泥混凝土的试验研究

从工作性能、力学性能、抗渗和抗冻性能等方面入手,对铁渣粉与水泥混凝土的掺合料进行试验研究,同时结合工程实例对该掺配科进行综合分析。研究结果和应用实践表明:在C30～C40级普通硅酸盐混凝土与铁渣粉的掺配料中,当铁渣粉掺量为20%～50%时,28 d后混凝土强度、抗渗与抗冻性能均能满足设计要求;当掺量为25%～40%时,混凝土各项性能最佳。     

新型酸性水玻璃注浆材料的研究与应用

针对城市地铁穿越砂层时注浆预加固的材料问题,研究磷酸-水玻璃注浆材料的凝胶时间、凝胶形态和砂土固结体强度的影响因素以及工程应用材料配比,设计磷酸-水玻璃注浆材料室内凝胶性能试验和砂土固结体强度试验,并与传统的硫酸-水玻璃注浆材料进行系统性对比,最后根据室内试验选择合适的材料配比进行现场注浆试验。试验结果表明:1)磷酸-水玻璃混合液中,当磷酸的掺量增大时,磷酸与水玻璃的体积比增大,混合液的pH值减小,凝胶时间增大,存在一一对应的关系;2)磷酸-水玻璃混合液的pH值是磷酸-水玻璃浆液凝胶时间和凝胶形态的决定性因素;3)磷酸-水玻璃浆液中磷酸质量分数、水玻璃波美度和混合液体积比分别变化时,加固体抗压强度稍有变化,影响较小。     

碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明:加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量(质量分数)从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于"加筋"材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的"锚固"作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

碳纤维水泥基复合材料加固节理岩体试验（双语出版）

为了研究碳纤维水泥基复合材料对节理岩体的加固效果、加固机理及最优碳纤维掺量值,在超细水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等修复材料中,考虑0、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%这5种不同的碳纤维掺量,对加固前、后节理岩样分别进行了直剪试验。研究结果表明：加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线变化特征明显,由无峰值强度曲线转变为有峰值强度曲线,并出现明显的应变软化阶段和残余强度阶段;碳纤维掺量（质量分数）从0增加到1.00%时,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%左右时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,水泥浆复合材料对节理面具有较好的充填作用和胶结作用;在水泥基材中掺入碳纤维时,一方面类似于“加筋”材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。     

高抗渗注浆材料在水下地铁隧道地层加固中的研究与应用

为探讨高抗渗注浆材料在水下地铁隧道地层加固中的应用,采用普通水泥浆液掺加无碱速凝剂和高效减水剂的形式制备高抗渗注浆材料,通过室内试验分析普通水泥浆液在不同外加剂掺量条件下的浆液性能,以凝结时间、流动度和抗渗性能为主要指标对浆液的配比进行设计。室内试验结果表明,水灰比在0.65~1.0,调整浆液配合比,浆液流动度可达到230~270 mm,初凝时间小于2 h,抗渗等级大于P8,满足施工要求。在厦门地铁3号线五缘湾站—会展中心站区间斜井暗挖隧道现场2个循环注浆试验中,确定了3种注浆配比的应用条件,通过加固体强度和抗渗性2项指标实验分析,验证了高抗渗注浆材料具有良好的抗渗及加固地层效果。     

高寒地区混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

以不同水灰比、不同含气量、不同掺合料及不同掺合比例、不同养护方式下的混凝土为研究对象,研究了各配比混凝土的基本性能;并采用电通量法及氯离子渗透深度研究了混凝土的抗氯离子渗透性能.研究结果表明,减小水灰比、适当引气、加掺合料及良好的养护方式可有效改善混凝土的抗氯离子渗透性能,在一定掺量范围内,混凝土中掺硅粉比掺矿渣粉或粉煤灰的抗氯离子渗透性能好.在此基础上,提出了高寒地区有抗氯离子渗透性能要求的混凝土配制方案:含气量宜3%～5%;掺20%～30%粉煤灰或矿渣,或掺5%～8%的硅粉,硅粉和矿渣粉或粉煤灰双掺效果更好.     

MgO对纤维水泥土强度及渗透性影响的试验研究

水泥土是软基处理及路基工程中的常用材料,在水泥土中加入纤维和MgO可有效改善水泥土的工程性能。通过对掺加玄武岩纤维的水泥土中掺入不同量的MgO并进行渗透试验、无侧限抗压强度试验、三轴压缩试验和电镜扫描试验,研究不同MgO掺量对纤维水泥土的强度及渗透性的影响和微观结构变化。试验结果表明:纤维水泥土中MgO的掺量过高或者过低均存在一定缺陷,既有较低的渗透性且强度符合要求时,MgO的最佳掺量为1%,该配比下的纤维水泥土可以作为高速公路填方工程的理想材料。     

破碎岩体注浆加固后的力学特性研究（双语出版）

基于理论分析建立破碎岩体注浆加固体力学模型,通过室内试验制作加固体试样并开展单轴抗压试验,分析破碎岩体含量、破碎程度、界面粗糙程度以及注浆材料黏结性能等因素对加固体强度的影响。试验表明：注浆加固体试样在单轴压缩破坏过程中,其内部石块基本保持完整性,破坏主要产生在交界面以及注浆材料内部;当V_BP较大时,在碎石体的阻隔作用下,破裂面无法一次性产生,且多为剪切型破坏;当V_BP较小时,压缩破坏过程中直接形成了上下贯通的破裂面,且多为拉断型破坏;对于未加固的破碎岩体,其强度随V_BP增加而减小,且强度离散程度较大;加固后其强度随V_BP的增大而增大,整体强度大幅提高,同时呈现出明显的线性相关性;加固体强度随碎石数量的增加而减小,二者的线性相关性不显著;加固体强度随着注浆材料黏结强度的增加而增加,随交界面体密度的增加而减小;交界面体密度与黏结强度相互影响,总体强度是二者耦合作用的结果。基于加固体力学模型以及单轴抗压试验数据提出了加固体强度计算公式,该公式考虑了破碎岩体含量、破碎程度、界面粗糙程度以及注浆材料黏结性能等因素对加固体强度的影响。通过与实际试验数据比较,证明了该公式可以较好地对破碎岩体加固强度进行预测。     

水泥浆液黏度对全风化花岗岩注浆加固效果的影响

水泥浆液是隧道与地下工程水害治理与地层加固的常用注浆材料。针对利用水灰比调节水泥浆液黏度的传统方法在注浆治理工程中存在的局限性,通过掺加2种外加剂实现了水灰比为1：1的水泥浆液的黏度和流动度在一定范围内动态可调。选取典型工程中遭遇的全风化花岗岩为被注介质,开展了注浆模拟试验,研究了不同黏度浆液在全风化花岗岩中的扩散规律,分析了浆液黏度对注浆加固效果的影响机制。研究结果表明：水泥浆液在被注介质中整体呈现劈裂扩散模式,随着浆液黏度的增大,主劈裂浆脉扩展形态由"三叉形"逐渐向"折线形"转变,主浆脉宽度变厚,被注介质的单轴抗压强度和抗剪强度不断提高;在水泥浆液黏度为24.6 s时,加固土体的单轴抗压强度提高了87%,内聚力和内摩擦角分别提升了220%和46.6%,内摩擦角与抗剪强度随浆液黏度的变化趋势基本一致,可见内摩擦角的提升可作为影响被注介质抗剪性能的关键指标;临近18.8 s的浆液黏度是浆脉扩展形态转变和被注介质强度增长速率变化的敏感黏度。研究成果可为全风化花岗岩及类似地层注浆治理工程中的注浆材料选型、黏度调控及加固效果评价提供技术参考。     

富水全强风化花岗岩隧道注浆加固参数研究及其效果评价

全强风化花岗岩强度低、水稳性差,在富水条件下易崩解成流塑体流失,隧道穿越此类地层常面临严重的突水突泥风险,全断面帷幕注浆作为软弱富水地层预加固最为常用的技术方法之一,其注浆参数如注浆量(浆液充填率)、帷幕注浆厚度是决定地层注浆加固效果的关键技术指标。本文以多次发生突水突泥灾害的典型富水风化花岗岩地层隧道为工程依托,采用室内试验、理论分析等研究方法开展帷幕注浆量、注浆厚度研究。室内试验结果表明浆液充填率达到48%以上,注浆加固体强度、渗透性特性改善显著,其中粘聚力较未注浆提高3倍,达到200k Pa以上,内摩擦角提高10倍,达到30°,渗透系数从10~5cm/s量级降至10~8cm/s量级。同时结合理论分析与类似工程,得到注浆加固圈厚度可取5~8m。由此确定隧道帷幕注浆技术方案,并采用检查孔法、P-Q-t曲线法等对其注浆效果进行评价,验证该方案的可行性。     

粉土路基坡面复合面层护坡技术的面层材料特性

针对粉土路基边坡的坡面冲刷破坏和分层滑移破坏特征,提出一种融合玄武岩纤维加筋与聚丙烯酰胺固化作用,并集植草、抗冲刷、增稳多种功效的粉土路基坡面复合面层护坡技术。根据复合面层中不同面层的防护机制,开展对应面层材料的直剪试验、淋滤质量损失试验、渗透试验和毛细水上升试验,通过讨论面层材料中玄武岩纤维加筋量、筋长、聚丙烯酰胺掺量的变化与对应面层材料剪切变形、剪切强度、质量损失比、渗透系数、入渗量的关系规律,从材料角度分析获得玄武岩纤维的相对经济掺量、筋长与聚丙烯酰胺的相对经济配比及其对应材料指标。试验结果表明：复合面层材料相对粉土强度提高80%~150%,抗冲刷性能提高约200%,抗渗性提高约3个数量级;面层材料相对经济的配合比大致为玄武岩纤维筋长12 mm、掺量0.4%,聚丙烯酰胺掺量1%;面层材料大幅改善了原粉土的强度、变形性能、抗冲刷性与抗渗性,3层复合面层材料将减少入渗、削弱侵蚀、提高强度3种功能融为一体。     

铁路湿陷性黄土路基劈裂注浆浆液配比研究

介绍了湿陷性黄土路基劈裂注浆的加固机理,着重从水灰比、浆材掺量进行试验研究,确定出合理浆液配合比,并将其应用到实际工程中,同时用不同检测方法对比,分析注浆效果,并提出了注浆加固中有待解决的问题。     

SEU-2型固化剂稳定粉质土路基的试验研究

从力学及路用性能的角度出发,进行SEU-2型固化剂和其他材料加固粉质土路基的室内及现场试验研究,以确定加固粉性土路基的合理方案及外加剂掺量,并对其稳定规律进行分析。研究结果表明,掺加SEU-2型固化剂可明显增加粉性土的无侧限抗压强度和水稳性,减小其收缩变形。掺加4%SEU-2型固化剂能满足路基的各项技术指标要求,是最为合理的加固粉性土路基的方案。     

聚丙烯纤维加固水泥土的三轴试验研究

为了研究聚丙烯纤维加固水泥土的效果,有效改善水泥土的脆性破坏,以硅粉水泥土为基础,采用在硅粉水泥土中加人聚丙烯纤维的方法,获得性能更好的聚丙烯纤维硅粉水泥土.试验中对不同聚丙烯纤维掺量的水泥土试件进行了三轴试验,探讨了围压、聚丙烯纤维掺人比等因素对土体强度、变形等力学性质的影响.试验表明:聚丙烯纤维的加人可以有效地加固...     

TLA复合改性沥青混合料路用性能研究

针对TLA的特性研究TLA复合改性沥青的掺配工艺、掺配比例,同时通过沥青混合料性能试验,研究掺配湖沥青对混合料高、低温及强度性能的影响,发现动稳定度较SBS改性沥青提高71 4%,且总变形量明显减少,低温弯曲破坏应变提高20%,劈裂强度提高43 8%,另外通过AAPA进行沥青加铺层反射裂缝试验研究发现混合料的疲劳寿命提高57 4%。结果表明,TLA复合改性沥青在混合料高温性能、强度性能以及疲劳性能等方面都得到了良好的改善。因此湖沥青是一种性能良好的沥青改性材料,有较好的应用前景。     

石灰粉煤灰加固低液限粉土性能研究

针对低液限粉土孔隙小、透水性弱、结构性差、含毛细水等导致稳定性差的问题。通过对低液限粉土进行物理、力学性质试验,取得基本的研究参数;通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、抗压回弹模量试验,对石灰粉煤灰加固低液限粉土的稳定性能进行了系统研究,并推荐低液限粉土的最佳稳定加固方案;从物理、化学等方面对其加固机理和影响因素进行研究。试验结果表明：随着石灰粉煤灰掺量的增加,试件各个龄期的无侧限抗压强度不断增加;影响低液限粉土最佳加固方案的因素有粒组含量、土粒级配、塑性指数等;粘粒含量和塑性指数对石灰粉煤灰稳定低液限粉土的稳定效果有显著影响,石灰粉煤灰对粘粒含量高、塑性指数小的低液限粉土的稳定效果相对较好。     

沥青搅拌站碱性回收废粉在沥青混合料中的应用研究

采用沥青搅拌站回收的碱性废粉掺入沥青混合料,代替部分矿粉,研究碱性废粉部分代替矿粉的可行性以及可掺入的最大量。按废粉占矿粉的比例为0%、30%、50%和70%,分别制备不同废粉掺量的沥青混合料,进行车辙试验、浸水稳定度试验、飞散试验、冻融劈裂试验,以检验废粉掺量变化对沥青混合料车辙以及水稳定的影响。试验结果表明:随着碱性废粉掺入量的增加,沥青混合料的动稳定度、浸水残留稳定度减小,飞散损失增加,冻融劈裂抗拉强度比减小。当废粉掺量为50%时,沥青混合料的动稳定度略超过《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求,浸水残留稳定度、冻融劈裂残留稳定度均不满足规范要求。当废粉掺量为30%时,沥青混合料的动稳定度、浸水残留稳定度、冻融残留强度比满足规范要求,得到所研究碱性废粉在沥青混合料中的最大掺入量为30%。     

改良钢渣路基填料膨胀性试验研究

为降低钢渣的膨胀特性,提高钢渣的综合利用效率,对钢渣开展了不同改良处理方法下的浸水膨胀率试验。结果表明：随着预浸水时间的增加,钢渣的膨胀率呈逐渐减小的变化特征,但降低幅度不是很明显;粉质黏土掺量较大时,对钢渣膨胀性能起到一定的抑制作用,但效果也不明显;剔除小于4.75 mm的钢渣颗粒进行级配调整,同时辅以粉质黏土或者水泥,能显著改善钢渣膨胀特性,掺入30.0%粉质黏土可将膨胀率降低至1.9%,满足设计规范≤2.0%要求,若再掺入5.0%水泥,膨胀率可进一步降低至1.7%。建议采用调整级配+30.0%粉质黏土的方法对钢渣路基填料进行膨胀性改良。