冻融循环对路基填料回弹模量影响的试验研究

针对冻土地区的路基填料开展冻融循环试验，分析在冻融循环作用下，路基填料中粉黏粒含量和含水率对路基土回弹模量的影响。研究结果表明：随着粉黏粒的含量的增加，最大干密度表现为先增大后减小的趋势，最大干密度为2.320 g/cm³,对应的粉黏粒含量为12%。粉黏粒含量与最佳含水率呈现线性增加的关系。粉黏粒掺量高对回弹模量的影响较大，粉黏粒掺量低对回弹模量的影响较小。随着含水率的增加，回弹模量逐渐减小。在-5～0℃这个区间范围，土样的回弹模量快递下降，温度对土样的弹性模量显著。当粉黏粒掺量大于12%时，冻融循环和含水率对回弹模量折减系数影响较大，当粉黏粒掺量为9%时，冻融循环和含水率对回弹模量折减系数影响基本没有影响。     

水泥-高分子改良固化土的室内试验研究

通过分析新型高分子固化剂(LY-1)和水泥高分子改良固化土的力学特性,研究其回弹模量、抗渗性和疲劳性能。研究表明:外加0.3L/m3LY-1型固化剂的固化土回弹模量与单掺6%水泥的固化土相当,较单掺4%水泥的固化土提升约20%。其渗透系数较单掺4%和6%水泥的固化土提升效果显著,与单掺8%水泥的固化土的渗透系数相近。循环荷载作用下,水泥高分子改良固化土的弯拉强度较单掺4%水泥的固化土高了1倍,疲劳强度提高,同等荷载水平下试样表面未见明显损伤,表明改良固化土具有良好的抗动态荷载能力。扫描电镜试验结果显示,LY-1型固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的网络结构,生成的胶结物质填充孔隙,具有更高的密实度。     

高含水率粉土路基填料工程力学性能改良试验研究

为有效改善高含水率粉土路基工程力学性质，同时节约工程造价，采用草木灰+石灰混掺方式对高含水率粉土进行了改良实验。结果表明：草木灰和石灰均对粉土具有降水作用，但石灰的效果优于草木灰，两者混掺时，草木灰可起到分散的作用，从而提升降水效果；当草木灰掺量为15%,石灰掺量为4%时，对高含水率粉土的改良效果最好，相比素粉土，粘聚力、内摩擦角和单轴抗压强度分别提升800%、19.4%和300%;固化改良之后的粉土在碾压2遍后，压实度>94%,可满足上、下路基的压实度要求，碾压5遍后，压实度>96%,可满足上、下路床的压实度要求。     

石灰加固软土路基效果的试验研究

过量添加石灰对软土进行改良会对生态环境造成一定的影响，为避免软土改良过程中的环境污染，本研究以贡贝州库达公路工程为研究对象，开展室内试验，分析生物酶、石灰共同作用的固化改良软土路基的效果，分析其固化机理，得出以下结论：生物酶和石灰度软土进行固化能有效提升土体的强度，生物酶对石灰的固化具有一定的促进效果，对比仅使用石灰固化的试样可得，生物酶、石灰共同作用下的CBR强度最高可提升4%；其中，固化剂对高岭土的强度提升效果最为显著，其最大应力可达到5236kPa，相较于生物酶固化土样提升了2.87倍。生物酶可使土颗粒聚集，二者结合即可产生黏土聚合物互联网络，而石灰的掺入可促进阳离子键，加速酶-黏土分子的形成，从而提高土体的力学性能及承载力。     

粗粒硫酸盐渍土区高速铁路水泥固化级配碎石变形特性

为了探究粗粒硫酸盐渍土区高速铁路路涵、桥梁等过渡段的水泥固化级配碎石在不同工况下的变形特征及其机理，基于固化路基填料的材料特点，采用0~2.5%含盐量的级配碎石，掺加不同种类及含量的水泥，开展常温下有(无)毛细水上升的变形特性试验；针对固化路基段的基床，开展基础冻融循环模拟试验，同时结合XRD试验分析变形机理；在试验的基础上，选取典型试验材料，开展冻融循环工况下的路基-构筑物模拟试验。试验结果表明:在无毛细水上升工况中，普通水泥配制的含盐级配碎石试样产生的变形可达5%特种水泥掺配试样变形的4.2倍；在有毛细水上升工况中，普通水泥配制试样产生的变形最高可达5%特种水泥掺配试样变形的33.0倍；在不同含盐量条件下，3%~5%特种水泥固化级配碎石对相应普通水泥工况产生变形(毛细水上升导致)的最低抑制率为60%~80%；在6次基础冻融循环条件下，添加普通硅酸盐水泥试样产生的最终变形是添加特种水泥试样最终变形的16.0倍；路基-构筑物冻融循环模拟试验中特种水泥固化级配碎石的最大膨胀变形率仅为0.2%；在粗粒硫酸盐渍土地区，虽然水泥固化路基填料可以减少路基其他变形，但是对于高速铁路等对变形控制要求较严格的工程，周围介质中的盐分因素较难避免，普通水泥无法满足盐渍土地区的路基工程需求，需要采取特种水泥固化等工程措施。      

全风化千枚岩复合改良土路用性能

为了充分利用全风化千枚岩作为路基填料,设计了红黏土掺和比分别为0、20%、40%、60%和100%,水泥掺量分别为0、3%和5%的组合改良方案,开展了改良土的界限含水率、抗剪强度和无侧限抗压强度试验,分析了改良土的路用性能。试验结果表明:当水泥掺量分别为3%与5%时,复合改良土的液限均低于40%,符合路基设计中液限低于40%的控制要求;改良土的黏聚力随红黏土掺和比与水泥掺量的增大而增大,内摩擦角随红黏土掺和比的增长先增大后减小,随水泥掺量的增大而增大,但两指标在水泥掺量大于3%时增长幅度较小。改良土路基极限承载力计算结果表明:5%水泥改良全风化千枚岩路基极限承载力仅为725.3 kPa,红黏土掺和比为40%改良全风化千枚岩路基极限承载力达到2 198.3 kPa,分别是全风化千枚岩路基承载力的2.34和7.10倍,因此,红黏土改良效果优于水泥;经过比较可得红黏土掺和比为40%,水泥掺量为3%是合理掺和方案,在28 d养护后,路基极限承载力计算值为4 247.7 kPa,液限为32.7%。微观机理分析结果表明:红黏土颗粒小于全风化千枚岩颗粒,当红黏土掺和比大于40%时可以包围千枚岩颗粒的点-点接触,增加了接触点数与接触面积,从而大大提高了改良土路基的极限承载力。无侧限抗压强度试验结果表明:优化方案改良土7 d无侧限抗压强度为487.25 kPa,满足铁路路基设计要求。      

高强粉质黏土-水泥搅拌土固化剂配比研究

为提高粉质黏土-水泥搅拌土强度，使其与钢筋或型钢共同作用形成水泥土搅拌墙。以南昌地区粉质黏土为例，在现有水泥土改良剂性能研究基础上，通过选择合适的固化剂，采用正交试验，对16组粉质黏土改良方案形成的搅拌土开展室内无侧限抗压强度试验和渗透试验，研究水泥、水玻璃、生石膏和生石灰不同配比对粉质黏土改良后强度性能的影响，并对试验结果进行了极差和方差分析。结果表明：对搅拌土的抗压强度影响程度从大到小依次为水泥掺量、水玻璃掺量、生石膏和生石灰掺量，确定粉质黏土固化改良的最优配比为水泥掺入比24%、水玻璃6%、生石膏2%、生石灰0、萘系减水剂1.5%，并推荐在水灰比为1.5、粉质黏土含水率为12%时使用。经过筛选固化剂和优化配比后，粉质黏土在标准龄期28 d时强度可以达到8.6 MPa。最后通过扫描电镜试验，对高强粉质黏土-水泥搅拌土的微观结构进行了分析，阐述了高强水泥搅拌土的产生机理。     

淮北水洗煤矸石路基填料应用研究

为检验水洗煤矸石的路用性能,测试了淮北地区水洗煤矸石的化学成分、烧失量、吸水率、天然级配、自由膨胀率、击实特性和加州承载比等并进行分析。结果表明:淮北水洗煤矸石中火山灰活性成分的质量分数为84.7%,其不利化学成分的质量分数很少,烧失量、吸水率较小,天然级配好,自由膨胀率约为9%;最佳含水率(水的最佳质量分数)为5.3%时最大干密度为2.21 g/cm~3,CBR值为32.5%,可作为路基填料;掺土后煤矸石CBR值显著提升,掺土量30%时,其CBR高达70%以上,符合路基包边材料要求。     

浸水作用下二灰黄土的稳定性

对二灰黄土进行了不同干湿循环次数和不同浸水时间2种浸水作用下的强度试验和压汞试验, 分析了二灰黄土水稳定性。分析结果表明: 二灰黄土强度较高, 7 d龄期无侧限抗压强度可以达到1.33 MPa; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2次干湿循环后二灰黄土强度就大幅度降低, 并趋于稳定, 经过10次干湿循环后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为42.8%、47.4%; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土的总孔隙体积呈线性增加, 经过10次干湿循环后二灰黄土的总孔隙体积从0.200 1 mL·g-1增大到0.238 3 mL·g-1, 增加了19%; 在干湿循环过程中, 不同孔径孔隙体积变化规律不同, 大孔隙体积呈线性增加, 小孔隙体积和微孔隙体积基本上没有发生变化; 随着浸水时间的延长, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2 d浸水后强度产生大幅度降低, 并随着浸水时间继续延长强度逐渐趋于稳定, 经过4 d浸水后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为33.6%、54.7%。可见: 在石灰与粉煤灰掺量较小的情况下, 水对二灰黄土的强度有明显的弱化作用, 浸水作用可导致二灰黄土强度降低, 干密度略微减小, 总孔隙体积增大, 但相对于未改性黄土, 二灰黄土仍然具有较高的强度和较好的水稳定性, 可以在黄土地区作为道路的底基层推广使用。      

膨胀土土水特征曲线的研究

对不同地区膨胀土的原状样和重塑样进行了脱湿土水特征曲线试验,并采用VG模型对试验数据进行拟合。结合VG模型拟合的参数,着重分析了矿物成分和孔隙结构对膨胀土土水特征曲线的影响。结果表明:在同一初始干密度下,膨胀土含蒙脱石亲水性矿物越多,脱水速率越慢,持水性能越强;同一土质的重塑样,初始干密度越大,则其进气值越大,脱水速率越慢;在初始干密度相同的条件下,原状样的土水特征曲线与重塑样的不同,其脱水速率较缓慢,残余含水量较高,表现出较强的持水性能。     

公路过湿粘土施工性能改善及施工技术研究

为研究不同水泥和石灰掺量对过湿粘土路基性能的影响，本文结合试验路段采用不同水泥和石灰掺量进行过湿粘土路基改良施工，检测其液限、塑限、塑性指数，研究结果表明：随着水泥、石灰掺量增加土样液限和塑性指数减少而塑限逐渐增加；水泥改良粘土效果优于石灰改良，石灰经济性优于水泥；确定最佳水泥掺量为8%，最佳石灰掺量为6%。     

钢渣沥青混合料体积参数测定与水稳定性影响机理

通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度, 提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法, 采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价, 借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验, 从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明: 对于钢渣等吸水性较大集料, 采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%, 更接近集料的实际有效相对密度, 因此, 采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理; 随着钢渣掺量增大, 钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升, 当钢渣掺量为70%时, 钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%, 冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大, 当钢渣掺量为70%时, 沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%, 较厚的沥青膜可有效防止水分入侵, 并增大集料表面“结构沥青”含量, 从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性; 钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为67μm, 由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关, 故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm; 钢渣呈超碱性, 表面多孔隙, 孔隙内部结构复杂, 增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积, 并形成较好的机械咬合力, 提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性, 可显著改善沥青混合料的水稳定性。      

碳纳米管增强火山灰基地聚合物的制备与性能表征

为研究多壁碳纳米管对火山灰基地聚合物的增强效果与机理，通过显微观察和图像识别对比了不同超声时间多壁碳纳米管分散液中团聚体的数量和面积，确定了适宜的超声分散时长；以不同顺序混合分散液、碱激发剂溶液和火山灰制备地聚合物，通过所得浆体的稠度试验、硬化试件的三点弯曲试验、单轴压缩试验研究了不同掺量、不同种类的多壁碳纳米管对地聚合物工作性能与力学性能的影响，并利用扫描电子显微镜-能谱仪、压汞试验对地聚合产物的微观形貌和孔隙结构进行表征。分析结果表明：随着超声时间的增加，多壁碳纳米管的分散效果改善明显，45 min超声后超过85%的团聚体面积减小至0～100μm²,总团聚体面积占比小于1%,且平均面积小于50μm²;先添加多壁碳纳米管分散液再添加碱激发剂溶液的材料混合顺序更有利于纤维的均匀分散和地聚合物工作性能的保持；多壁碳纳米管在0.10%质量掺量时，对火山灰基地聚合物流动度影响不大，且能够有效提升其力学性能；功能化的多壁碳纳米管由于具有更强的亲水性和润湿性，对浆体工作性能的影响更轻微，对硬化试件力学性能的提升更显著，28 d时抗折、抗压强度较参照组最...     

木质素改良土抗剪强度参数试验研究

为了提高高液限黏土的工程性能,采用造纸产业副产品木质素对其固化改良,通过直接剪切试验研究了改良土的抗剪强度及其参数指标的变化规律。试验结果表明,随着木质素掺量的增加,改良土的抗剪强度呈现先增大后减小的趋势,木质素掺量为3%时,改良土的抗剪强度最大。改良土的黏聚力与抗剪强度的变化规律类似,也是在木质素掺量为3%时达到最大值,而改良土的内摩擦角则随着木质素掺量的增加而不断增大。随着养护时间的增加,木质素改良土的抗剪强度、粘聚力和内摩擦角都是逐渐增大的,其中内摩擦角的增长幅度尤为明显。     

水泥改良黄土在高速铁路路基中的试验研究

基于高速铁路路基对填料的严格要求,根据室内试验,分析了水泥改良黄土的物理力学性质,研究了不同水泥掺量、养护龄期等对于强度增长的影响,力求通过强度变化了解水泥土的固化程度,为工程施工所需配合比,提供参考依据.实验表明:Q3水泥改良黄土的最大干密度和压缩系数都随掺和比的增大而减小,无侧限抗压强度随掺和比的增大而增大,干湿循环时5%的水泥改良黄土稳定性最好.     

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q₃原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%;在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%,且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%;干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在...     

水泥稳定含砖再生集料的路用性能研究

为了探讨将建筑垃圾含砖再生集料作为公路基层建筑材料的性能，结合国道G107内丘县城绕城段改建工程的建设，以含砖再生集料替代不同比例的天然粗集料，制备水泥稳定碎石混合料，试验研究了水泥稳定含砖再生集料的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和水稳定性等路用性能及其影响规律。试验结果表明：水泥稳定含砖再生集料的抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和水稳定性会随着再生集料掺入量的增大而降低，但其具有较高的强度、刚度和良好的水稳定性，水泥稳定含砖再生集料7 d龄期无侧限抗压强度值大于3.0 MPa,含砖再生集料掺入量不大于40%时，水稳定系数大于0.7,其技术性能均满足现行规范的要求，可以作为公路基层建筑材料使用。     

基于FLAC3D的左涉一级公路厚层煤矸石弃渣地基处治方法研究

为了分析左权至涉县某公路沿线厚层煤矸石弃渣固废区采用深层孔内强夯法复合地基技术处治的可行性，首先通过室内基本工程性质试验，明确了煤矸石弃渣的密度、含水率、弹性模量、内摩擦角和黏聚力，然后采用FLAC3D数值计算分析了厚层煤矸石固废区路基的处治方法。结果表明，该煤矸石弃渣的密度变化区间在1.55～1.79 g/cm3，天然含水率变化区间为4.16%～5.61%，内摩擦角和黏聚力平均值分别为22.82°和7.69 kPa。通过使用深层孔内强夯法，厚层煤矸石固废区地基承载力提升约1.9倍，沉降量减少约93%，明确了深层孔内强夯法复合地基技术可以处治厚层煤矸石固废区地基，同时提出了相应的设计参数。     

以废机油和废润滑脂为再生剂的SMA再生沥青混合料性能研究

采用废机油(WEO)和废润滑脂(WG)作为再生剂,选用RAP的掺量(按骨料的重量分)为10%、20%、30%和40%,对应的再生剂的用量分别为沥青重量的0%、3%、6%和9%。考虑了28种SMA混合料组合,并对成型的试件进行性能试验,分析RAP含量、再生剂类型和用量三个自变量对高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的影响。试验结果表明,掺加废机油(WEO)和废润滑脂(WG)均能提高再生沥青混合料的高温稳定性、水稳定性,但WEO和WG对于低温抗裂性能的提升较小。比较WEO和WG的提升效果可以发现,WEO的总体表现优于WG。总体来看,掺加30%RAP加6%WEO的SMA混合料表现最优异。     

高性能混凝土在氯盐侵蚀和冻融循环作用下的耐久性分析

为研究海洋环境下高性能混凝土桥梁的耐久性，基于混凝土室内快速冻融试验，对高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性试验，分析混凝土在不同水胶比、粉煤灰掺量和含气量时的质量损失率和相对动弹性模量；并根据试验分析结果建立氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的高性能混凝土质量预测衰减模型.结果表明：水胶比对高性能混凝土的抗盐冻性能影响显著，混凝土抗盐冻性能随着水胶比增大而降低，建议水胶比不宜大于0.45；粉煤灰的加入会降低混凝土的抗盐冻性能，掺量较高时其抗盐冻性能难以达到满足要求，粉煤灰掺量不宜高于30%；随着含气量增加，混凝土抗盐冻性能呈现先提升后降低的变化规律，建议有考虑抗盐冻要求的混凝土其含气量在4.5%～5.5%内选取.