高温养护下水泥改良风积沙抗压强度试验研究

研究目的:新疆和田至若羌铁路经过塔克拉玛干沙漠南缘,地表以风积沙为主,水泥改良风积沙是沙漠地区铁路路基基床填筑的关键技术。塔克拉玛干沙漠夏季地表温度最高可达70℃,水泥改良风积沙的力学性能和变形特性易受高温的影响,因此本文结合新疆塔克拉玛干沙漠的气候条件,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究70℃高温养护条件下水泥掺量和压实系数对水泥改良风积沙的应力应变特征、无侧限抗压强度、峰值应变和刚度的影响。研究结论:(1)水泥改良风积沙的应力应变曲线近似正态分布,具有右偏态的特性;(2)高温养护条件下,压实系数为0.95时,水泥掺量为4%、5%、6%对应的水泥改良风积沙无侧限抗压强度分别为0.38 MPa、0.52 MPa和0.78 MPa,峰值应变分别为2.2%、2.4%和2.6%,刚度分别为10.4 MPa、16.2 MPa和22.8 MPa;(3)与标准养护条件相比,高温养护条件下水泥掺量为5%、压实系数为0.95的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度和峰值应变分别降低了5.5%、22.7%,刚度增大了5.9%;(4)新疆和田至若羌铁路夏季施工时,考虑70℃高温养护条件,掺量5%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求,避开高温施工环境条件,掺量4%的水泥改良风积沙能满足基床底层填料设计要求;(5)本研究成果可为风积沙铁路路基基床的设计、施工提供参考。     

纤维掺量对水泥改良风积沙强度及孔径分布的影响

为了研究纤维掺量对水泥改良风积沙无侧限抗压强度和孔径分布的影响,进行聚丙烯纤维水泥改良风积沙的无侧限抗压强度试验和核磁共振试验。纤维掺量为0,6‰,8‰和10‰,水泥掺量为4%和5%,试样标准养护龄期为7 d。试验结果表明,纤维水泥改良风积沙的T2谱曲线存在3个峰值,最可几孔径和孔隙率随着纤维掺量的增大而减小,纤维掺量大于8‰,结果则相反。适量纤维加筋水泥改良风积沙,可以减小水泥改良风积沙内部孔隙,小孔和中孔增多,大孔减少。未掺纤维的水泥改良风积沙的应力-应变曲线呈应变软化型,而纤维水泥改良风积沙的应力-应变曲线随着纤维掺量的增大逐渐趋向于应变硬化型。纤维水泥改良风积沙的应力-应变曲线大致分为孔隙压实、弹性变形、弹塑性变形和应力衰减等4个阶段。随着纤维掺量增大,应力-应变曲线整体右移,延性增强,无侧限抗压强度、峰值应变和能量吸收能力随着纤维掺量的增大而增大,超过最优纤维掺量8‰,规律则相反。水泥掺量4%,纤维掺量8‰的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度、峰值应变、能量吸收能力分别为水泥改良风积沙的1.31倍、2.04倍和1.37倍。纤维水泥改良风积沙的孔隙率与无侧限抗压强度呈幂函数关系。研...     

养护条件对纤维水泥改良风积沙强度及微观结构影响

为了研究高温养护条件和养护龄期对聚丙烯纤维水泥改良风积沙强度和孔径分布的影响,进行低场核磁共振试验和无侧限抗压强度试验。试验采用的高温养护温度分别为40℃,60℃和70℃,相对湿度为35%,养护龄期分别为1,3,7,14,28,56和90 d,水泥掺量5%,纤维掺量8‰,压实系数为0.95,采用标准养护条件作为对照组。试验结果表明,随着高温养护温度持续升高,聚丙烯纤维水泥改良风积沙的小孔和大孔体积占比增大,而中孔体积占比减小,孔隙比增大,无侧限抗压强度逐渐减小。养护温度从40℃升至70℃,7 d龄期下聚丙烯纤维水泥改良风积沙的中孔体积占比减少了8.2%,小孔和大孔体积占比分别增大了3.9%和4.9%,无侧限抗压强度降低12.5%。随着养护龄期的增长,聚丙烯纤维水泥改良风积沙的大孔和中孔体积占比降低,小孔体积占比增大,孔隙比减小,无侧限抗压强度逐渐增大。养护龄期从1 d增长到90 d,70℃高温养护的聚丙烯纤维水泥改良风积沙小孔占比增大了13.0%,中孔和大孔占比分别减少了3.3%和10.3%,无侧限抗压强度增大56.6%。基于试验结果,建立了考虑养护温度和养护龄期的纤维水泥改良风积沙无...     

温度变化对水泥土力学性能的影响

为了研究养护温度对水泥土力学性能的影响,对水泥掺入比为0.2,养护龄期为7,14,28,60和90 d,养护温度为5,20,40和60℃的水泥土试样进行无侧限抗压强度试验,获得相应的应力-应变全过程曲线、无侧限抗压强度和变形模量E50,并根据试验结果分析不同温度下水泥土无侧限抗压强度和变形模量E50随龄期变化规律。基于化学反应动力学中质量作用定理推导出无侧限抗压强度演化方程为指数函数形式,并据此通过回归分析分别建立考虑温度影响的无侧限抗压强度和变形模量E50的演化方程。探讨了无侧限抗压强度与变形模量E50之间的关系。研究结果表明：水泥土应力-应变全过程曲线表现出明显应变软化特征,峰值应力随养护温度增加而增长,峰值应变受温度影响较小,基本在1%～2%之间。无侧限抗压强度随养护龄期增加而增长,养护温度越高其增长速度越快;无侧限抗压强度随养护温度增加呈非线性增长,当养护温度从40℃提高到60℃时,强度增幅最大。无侧限抗压强度和变形模量E50随龄期的演化规律基本相同,建立的演化方程与试验数据吻合较好。无侧限抗压强度和变形模量E50两者基本呈线性关系。研究成果可为工程设计提供参考。     

不同养护温度下水泥改良风积沙核磁共振试验研究

和若铁路经过新疆塔克拉玛干沙漠南缘,夏季大气温度最高为46℃,地表温度最高可达70℃。为了研究养护温度对水泥改良风积沙微观孔隙结构的影响,开展不同养护温度下水泥改良风积沙核磁共振试验。试样养护温度分别为30℃,40℃,50℃,60℃,70℃和80℃,水泥掺量分别为4%和5%。研究结果表明：T2弛豫时间分布范围为0.1～10 000 ms。随着养护温度的升高,水泥改良风积沙的T2谱分布曲线向右偏移即向孔径增大的方向移动,孔隙率和最可几孔径增大,水泥改良风积沙内部小孔和大孔占比增大,中孔占比减少。当水泥掺量从4%增大到5%后,水泥改良风积沙T2谱分布曲线向孔径减小的方向移动,孔隙率和最可几孔径减小,水泥改良风积沙内部中孔和大孔占比减小,小孔占比增多。水泥改良风积沙的无侧限抗压强度随孔隙率增大而呈幂函数降低。研究成果可为水泥改良风积沙铁路路基基床的设计和施工提供参考。     

玄武岩纤维水泥改良风积沙强度及孔隙结构研究

为了研究纤维掺量对玄武岩纤维水泥改良风积沙的孔隙结构和无侧限抗压强度的影响,开展核磁共振试验和无侧限抗压强度试验。试验选用玄武岩纤维,纤维掺量分别为0%,0.2%,0.5%,0.8%,1.1%,1.4%,1.7%,水泥掺量为5%,风积沙来自新疆和若铁路工地现场。核磁共振试验结果表明,水泥改良风积沙的T2弛豫时间为0.37μs～1.98 s,对应的孔隙半径为0.74 nm～0.39 mm;而玄武岩纤维水泥改良风积沙的T2弛豫时间为0.31μs～1.07 s,对应的孔隙半径为0.61 nm～0.21 mm。与未掺纤维的水泥改良风积沙试样相比,纤维掺量为0.8%的玄武岩纤维水泥改良风积沙试样中的大孔占比减少了25.7%,中孔占比增加了12.7%,而微孔和小孔占比变化较小。无侧限抗压强度试验研究结果表明,水泥改良风积沙试样的无侧限抗压强度和峰值应变分别为0.80 MPa,1.29%,与水泥改良风积沙相比,玄武岩纤维水泥改良风积沙试样无侧限抗压强度的强度增强比为1.14～1.54,最优纤维掺量为0.8%;而玄武岩纤维水泥改良风积沙的峰值应变与纤维掺量正相关,延性增强比为1.43～2.67。掺入纤...     

洞庭湖区淤泥质黏土水泥土力学性能试验研究

结合湖南洞庭湖区某高速公路淤泥质黏土软基处理工程,进行淤泥质黏土水泥改良土的无侧限抗压强度试验,研究水泥土无侧限抗压强度的影响因素、水泥土的应力应变关系和变形模量的变化规律以及试样的破坏模式。研究结果表明：淤泥质黏土水泥土的无侧限抗压强度随着养护龄期和水泥掺入比的增加而增加,随着含水率的增大而减小;无侧限抗压强度增长速率随着养护龄期的增大而减小,随着水泥掺入比的增大而增大;水泥土应力应变全过程曲线可以分为加载初始阶段、塑性上升阶段、应力～应变下降阶段和残余强度阶段等4个阶段;水泥土的变形模量随着水泥土的无侧限抗压强度的增大而增大;含水率高、水泥掺入比低和龄期短的试件呈现塑性破坏,而含水率低、水泥掺入比高和龄期长的试件呈现脆性破坏。     

软岩改良土无侧限抗压强度试验研究

研究目的:无侧限抗压强度是评价改良土性能的一个关键性指标,本文对水泥改良和石灰改良的风化泥质板岩的无侧限抗压强度进行试验研究.通过试验揭示石灰改良土存在最佳掺合量的基本规律;并对水泥改良土不同的养生条件、龄期、压实度等因素对无侧限抗压强度的影响进行一系列对比分析,验证在相同压实度条件下,水泥改良土的无侧限抗压强度优于石灰改良土的无侧限抗压强度.研究结论:通过试验研究得出:水泥改良土的无侧限抗压强度随着水泥掺合量增大而增大,因水泥改良土不存在最佳水泥掺合量;用水泥来稳定软岩这种加固方法具有非常好的水稳定性,相同压实度条件下的水泥改良土无侧限抗压强度并非在最优含水率时达到最大;因此在改良土地填筑过程中要进行养护.     

贵州地区石灰改良膨胀土无侧限抗压强度的试验研究

以贵州地区某工程的膨胀土为研究对象,通过室内试验,研究石灰掺入率、压实系数及养护龄期对改良土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明：改良土无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,随着龄期的增长而增大,随着石灰掺入率的增加先增大后减小,最佳掺灰率为9％。无侧限抗压强度影响因素的灰色关联度分析结果表明,压实系数对改良土无侧限抗压强度的影响最大,其次是养护龄期,而掺灰率的影响最小。改良土的应力应变关系曲线呈应变软化模型,试样的破坏模式为脆性破坏。本文的研究结果可为类似工程提供借鉴。     

聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土拉压性能试验研究

为研究纤维掺量、水泥掺量及养护龄期对聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土无侧限抗压强度及劈裂抗拉强度影响,进行纤维掺量为0~5%,增量0.5%,水泥掺量为10%,15%,20%和25%,养护龄期为7,14,28,60和90 d的抗压性能试验。研究结果表明:聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度及拉压比随着纤维掺量的增大而增大,延性随之增强。与未掺纤维的水泥搅拌土相比,纤维掺量5%,水泥掺量15%和养护龄期28 d的纤维水泥搅拌土的无侧限抗压强度提高了0.29倍,对应的峰值应变增大0.71倍;劈裂抗拉强度提高1.58倍,对应的峰值应变增大1.7倍,拉压比提高1.1倍。聚丙烯纤维对水泥搅拌土劈裂抗拉强度影响更显著。聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土的无侧限抗压强度与劈裂抗拉强度随着水泥掺量和养护龄期的增大而增大,而峰值应变及延性则随之降低。研究结果对基坑工程纤维水泥搅拌桩设计、施工具有参考价值。     

粉砂改良土抗剪强度特性试验研究

通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验、三轴压缩试验,对纯砂和水泥改良粉砂的强度特性进行试验研究,结果表明:该粉细砂存在一定的黏聚力,其最优水泥的掺入比为3.5%;水泥掺入对粉砂来说主要体现在c值的增长上,对φ值的影响不明显;水泥改良粉砂的强度随着龄期的延长而增加。     

宝兰客运专线强湿陷性黄土水稳性试验研究

通过自行设计的崩解试验和饱和前后的无侧限抗压强度试验,对宝兰客运专线强湿陷性黄土水稳性进行试验研究,试验结果表明:宝兰强湿陷性黄土遇水前后抗压强度衰减显著,水稳性很差。压实度在100%的试样崩解时间仅为35~40 min;相同时间下,压实度提高可以降低毛细水的上升高度,减缓其崩解速度,有效提高其抗渗性。饱和前后土样的应力应变关系均呈应变软化型变化规律;饱和前后土样的无侧限抗压强度差值达到295.0k Pa,强度衰减约77.1%。     

水泥改良细砂类土延迟时间对强度和干密度的影响

以东北某新建Ⅰ级国铁项目特定的细砂类土为研究对象,在特定的水泥掺量下,做了不同延迟时间下的室内击实试验,并在标准养护7 d后,做饱和无侧限抗压试验。根据大量室内试验数据,分析了特定水泥掺量下水泥改良细砂类土的延迟时间对最大干密度以及7 d饱和无侧限抗压强度的影响,得到了最大干密度以及7 d饱和无侧限抗压强度随延迟时间的变化规律,给出了简便适用的计算公式,对此类土的科学施工及质量控制起到了较好的指导作用。     

水泥粉煤灰搅拌饱和黄土强度影响因素试验研究

兰州至中川机场铁路工程沿线大多地段属于饱和黄土地基,承载力低,压缩性大,采取水泥土搅拌桩复合地基进行加固。对水泥粉煤灰搅拌饱和黄土强度特性进行试验研究。在不同的水泥和粉煤灰(以下简称"二灰")掺和比、不同的龄期、不同的水泥强度等级下,分析水泥土无侧限抗压强度的变化规律。试验结果表明:水泥土无侧限抗压强度随二灰掺量、龄期的增加而增大,二灰掺量为20%的水泥土无侧限抗压强度是二灰掺量为15%的1.42倍,是二灰掺量12%的1.9倍;当二灰总掺入量不变,粉煤灰掺入量占二灰比例为1/5、1/4、1/3时,水泥土强度略有降低;水泥土无侧限抗压强度随水泥强度等级的提高而显著增大,且随二灰掺量的增加,水泥土强度增加幅度增大。     

水泥改良土击实方法的分析与研究

研究目的:通过对水泥改良土击实标准和方法的分析和研究,进一步了解延迟时间对水泥改良土工程特性的影响。研究结果:延迟时间对击实干密度及无侧限抗压强度有一定的影响,取延迟3～5 h的击实干密度进行现场质量控制能够保证无侧限抗压强度满足设计要求。     

饱和对水泥改良土抗压强度与弹性波速及其相关性的影响

用固结不排水三轴剪切试验方法和透射法,分别测定改良土的抗压强度和弹性波速,从而研究饱和对水泥改良土抗压强度、弹性波速的影响以及两者的相关性。结果表明,水泥改良土含水量的变化对其强度、弹性波速的影响较大。试样饱和后,2种水泥改良土的抗压强度和剪切波速大约分别降低30%和20%左右,而压缩波速却明显增大。不同养护龄期、不同灰土配比条件下,饱和前后抗压强度与剪切波速具有一致的变化趋势,它们之间存在良好的相关性,其相关系数大于0.95;由于饱和导致改良土的压缩波速增加,不能反映其强度的弱化,因此,剪切波速是评价水泥改良土强度特性变化的重要指标。     

浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律

以包神铁路某病害段土体为研究对象,制备不同压实系数、不同含水率的试样,利用GDS动三轴系统进行模拟浸水状态下的动力特性试验;使用自行研制的常水头马氏瓶模拟雨水自然浸入基床,构建动力湿化环境,研究浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律及敏感影响因素。结果表明:浸水过程会打破土体的动力稳定状态,引发塑性应变的持续累积以及动回弹模量的持续衰减,累积程度和衰减规律受到压实系数的显著影响;压实系数为0.96的土体在浸水作用下循环加载至50000次时其累积塑性应变小于3%,而压实系数分别为0.9和0.93土体的累积塑性应变皆大于10%;压实系数越大的土体在浸水作用下动回弹模量衰减程度越大,压实系数分别为0.9,0.93和0.96的土体在浸水作用下其动回弹模量分别衰减22%,32%和42%;不同初始含水率土体的累积塑性应变和动回弹模量衰减规律相近。在试验数据基础上,提出了用动回弹模量构建的动力湿化作用下的土体软化模型,该模型体现了土体刚度受压实系数显著影响的特性,且具有较好的适用性。     

矿粉固化剂处理盐渍吹填土地基效果研究

研究目的:曹妃甸吹填土含有大量细颗粒成分,且含盐量高,常规地基处理方法达不到强度和变形要求,化学固化方式处理该地区盐渍吹填土具有较大的优势。本文以10%矿粉作为固化剂主剂,硅酸钠、生石灰和石膏粉作为添加剂,分别进行单掺、双掺和三掺添加剂固化后的强度试验,分析盐渍吹填土在不同掺入材料、配比及不同期龄下的无侧限抗压强度变化规律。研究结论:(1)矿粉固化剂能大大提高曹妃甸盐渍吹填土的无侧限抗压强度,其中生石灰对矿粉固化盐渍吹填土的固化效果影响最大;(2)10%的矿粉+1.0%的生石灰+0.8%的硅酸钠+1.5%的石膏粉,是矿粉固化剂的最优配比方案,该配比固化土试样7 d无侧限抗压强度达到了2007 k Pa,28 d无侧限抗压强度增至3370 k Pa,完全能满足铁路地基强度要求;(3)该研究成果可为曹妃甸及其他滨海盐渍化吹填土地区铁路地基固化工程提供指导和理论依据。